Kosmologiya - mühüm kəşflərə doğru gedən yol

Kosmologiya bütövlükdə Kainatın əmələ gəlməsi, onun genişlənməsi və gələcəyi haqda müxtəlif fiziki konsepsiyaları özündə birləşdirən, müasir kosmik və yerüstü eksperimentlərə istinad edərək çox sürətlə inkişaf edən aktual elm sahəsidir. Kosmologiya mikrofizika ilə (10-33 cm) makrofizikanı (1028cm) özündə birləşdirən bir körpüdür. Bir elm sahəsi kimi kosmologiyanın kökləri çox qədim vaxtlara gedib çıxır. İnsanları materiyanın əmələ gəlməsi, zaman anlayışı, ulduzların doğulması, inkişafı və məhvi, ümumiyyətlə kainatın quruluşu kimi suallar həmişə düşündürmüş, müxtəlif fəlsəfi və teologi fikirlərin yaranmasına səbəb olmuşdur. Müasir kosmologiyanın inkişafı XX əsrdə yaranmış Eynşteynin Ümumi Nisbilik Nəzəriyyəsi (ÜNN) və elementar zərrəciklər fizikası ilə birbaşa bağlıdır. ÜNN-nə görə Kainatın çox böyük maddi kütlələri zaman-məkanın həndəsi xüsusiyyətini dəyişdirir, onu əyir. Bu cür dəyişiklik Kainatın bütövlükdə təkamül yolunu müəyyən edir. Eynşteyn qravitasiya tənliyinin ancaq stasionar həllini tapmışdı ki, bu da Kainatın bircins və izotrop olduğuna dəlalət edirdi. Sonralar Fridman bu tənliyin qeyri stasionar həlli olduğunu və Kainatın bir nöqtədən ”“ sinqulyar nöqtədən yarandığı nəzəriyyəsini irəli sürdü. Bu ideyanı Habbl eksperimentlər yolu ilə qalaktikaların spektrində qırmızı sürüşmənin olduğunu kəşf edərək sübuta yetirdi. Beləliklə kosmologiyanın Böyük partlayış elmi konsepsiyası yaranmış oldu. Sonralar Qamov nəzəri olaraq göstərdi ki, əgər Böyük partlayış ideyası düzdürsə onda Kainatda relikt şüalanma mövcud olmalıdır. İzotrop relikt mikro fon şüalanmanın həqiqətən mövcudluğu eksperimentlərdən təsdiqini tapdı və bu şüalanmanın temperaturu Kainatın ilkin anındakı temperaturunu təyin etdi. Bu modelə görə Kainatın yaşı təqribən 14 milyard ildir. Kainatın yaranması və təkamülü bir-neçə dövrə bölünür.

1. Plank vaxtına qədər olan dövr, t <10-43 san. bu dövrün izahı müasir fizika elmi üçün ən böyük problem hesab olunur. Çünki sonsuz böyük kütlə və temperatura malik sinqulyar nöqtədə müasir fizikanın heç bir qanunu tətbiq oluna bilmir. maddə haqqında heç bir təsəvvür yoxdur.

2. Plank vaxtından 10-11 saniyəyə qədər olan dövr kvant kosmologiyası adlanır. Bu dövrdə hər hansı bir növ qarşılıqlı təsir qüvvəsi və hansısa məlum elementar zərrəcik hələ ki yaranmamışdır.

3. Növbəti 10-2 san qədər olan dövrdə artıq ilkin kvarklar meydana gəlir və qarşılıqlı təsir qüvvələrinin növləri bir-birindən ayrılır. Bu dövrə artıq müasir fizika qanunları tətbiq oluna bilir.

4. Sonrakı dövr (t > 0.01 san) artıq standart kosmologiyanın Böyük partlayışdan sonrakı müasir dövrüdür. Bu dövrdə ilkin elementlərin nüvələri, kimyəvi elementlər, ulduzlar, qalaktikalar və Günəş sistemi yaranmışdır. Burada yaranan əsas suallardan biri ”“ niyə antimaddə yoxa çıxmışdır, niyə Kainat elektrik yükü nöqteyi nəzərindən anti simmetrikdir?

Standart kosmologiya modelinə və onun çoxsaylı kosmuk eksperimentlərlə müqayisəsinə görə Kainat 4% adi görünən materiyadan, 23% qara görünməyən materiyadan və 73% qara (dark) enerjidən ibarətdir. Bunlardan fiziki təbiəti bizə heç məlum olmayan antiqravitasiya təbiətli qara enerjidir. Bu enerjinin hesabına Kainat təcillə genişlənir. Qara materiyanın da təbiəti haqda az məlumatımız var, lakin bu istiqamətdə indi dünyada çox geniş tədqiqatlar aparılır. Bu istiqamətdə qravitasiyanın mikrolinza nəzəriyyəsi və bunun əsasında qoyulan eksperimentlərdən yeni kəşvlər gözlənilr.

Kosmologiya və elementar zərrəciklər fizikasının qarşısında duran ən vacib və ən çətin məsələ materiyanın əmələ gəlmə prosesini başa düşmək, Kainatın qurluşunu izah etməkdir. Təbii yaranan bu kimi fəlsəfi və fiziki suallar ”“ niyə işığın sürəti, elektronun yüku, protonun kütləsi və digər fundamental sabitlərin qiymətləri məhz bizim bildiyimiz kimidir, başqa cür deyildirlər? Bu sabitlərin qiymətlər çoxluğu varmı, və buna müvafiq olaraq başqa Kainatlar çoxluğu, parallel dünyalar varmı - kimi suallar həmişə mövcuddur və bunlara cavab yoxdur. 90-cı illərin sonunda başqa qalaktikalarda İfratyeni ulduzlar müşahidə edilərək

aydınlaşdırıldı ki, Kainatın genişlənməsi heç də gözlənildiyi kimi deyil, yəni, yavaşımır, əksinə, təcilə malikdir, yəni zaman keçdikcə genişlənmənin sürəti daha da artır. Bu o deməkdir ki, Kainatda qravitasiyanın əksinə yönəlmiş mənfi təzyiqə malik hansısa bir təbiəti məlum olmayan qüvvə (“dark enerji”x9d) mövcuddur və vakuum enerjisi sıfır deyildir. Kosmologiya sahəsində fundamental tədqiqatlara olan elmi maraq dünyanın elmi mərkəzləri və orada çalışan alimlər tərəfindən gündən-günə artır. Maraqlıdır ki, Fizika üzrə Nobel Komitəsinin layiq gördüyü kəşflər sirasında kosmologiya sahəsində edilmiş kəşflərin sayı az deyil və zaman-zaman artmaqdadır. Astrofizikanın digər sahələrində alınmış Nobel mükafatlarını nəzərə almamaqla, təkcə kosmologiya problemlərinə birbaşa aidiyyatı olan kəşflər bunlardır:

1) Kosmik şüalanmanın kəşfinə görə Viktor Hess və kosmik şüaların tərkibində pozitronu kəşf etdiyinə görə Çarl Anderson 1936-cı ildə Fizika üzrə Nobel mükafatına layiq görülüblər.

2) Kosmik obyektlərdə maqnit-hidrodinamika sahəsindəki aldığı mühüm nəticələrinə görə məşhur astrofizik Hannes Alfven 1970-ci ildə Fizika üzrə Nobel mükafatına layiq görülüb.

3) Mikrodalğalı fon şüalanmasının kəşfinə görə Arno Penzias və Robert Uilson 1978-ci ildə Fizika üzrə Nobel mükafatına layiq görülüblər.

4) Kainatda kimyəvi elementlərin formalaşmasında mühüm rol oynayan nüvə reaksiyalarının nəzəri və eksperimental tədqiqinə görə Uilyam Fauler 1983-cü ildə Fizika üzrə Nobel mükafatına layiq görülüb.

5) Ulduzların quruluşu və təkamüllü sahəsində nəzəri tədqiqatlarına görə Subraman Chandrasekhar 1983-cü ildə Fizika üzrə Nobel mükafatına layiq görülmüşdür.

6) Qravitasiyanı tədqiq etmək üçün yeni imkanlar açan kəşfə - pulsarların yeni növünün kəşfinə görə Rassel Hals və Cosef Teylor 1993-cü ildə Fizika üzrə Nobel mükafatına layiq görülüblər.

7) Kosmik rentgen şüalarının mənbələrinin aşkar olunmasına gətirib çıxarmış astrofizika sahəsindəki pioner elmi töhvələrinə görə Rikkardo Qiaççoni, astrofizikaya verdikləri pioner elmi töhvələrə və xüsusilə, kosmik neytrinoların detektə olunmasına görə Reymond Devis və Masatoşi Koşiba 2002-ci ildə Fizika üzrə Nobel mükafatına layiq görülüblər.

8) Kosmik mikrodalğalı fon şüalanmasının mütləq qara cisim şüalanması qanununa və anizotropiyaya malik olduğunu kəşf etdiklərinə görə Con Mater və Corc Smut 2006-cı ildə Fizika üzrə Nobel mükafatına layiq görülüblər.

9) Uzaq supernovaların müşahidəsi yolu ilə Kainatın sürətlənən genişlənməsini kəşf etdiklərinə görə Saul Perlmutter, Brian Şmidt və Adam Riss 2011-ci ildə Fizika üzrə Nobel mükafatına layiq görülüblər.

10) Neytrinoların kütləyə malik olduğunu göstərən neytrino ossilyasiyalarının kəşfinə görə Takaaki Kajita və Artur MakDonald 2015-ci ildə Fizika üzrə Nobel mükafatına layiq görülüblər. Neytrinonun kütləyə malik olub-olmaması, onun kütləsinin nə qədər və hansı təbiətə malik olması Kainatın təkamül tarixinin, quruluşunun və gələcək taleyinin dərk olunmasında mühüm rol oynayır.

Çox sürətlə inkişaf edən astrofizika-elementar zərrəciklər-kvant fizikası-gravitasiya-riyaziyyat kimi elmlərin kəsişməsində yerləşən, özünə həm mikro-, həm də makro-fizikanın ən mühüm məsələlərini birləşdirən kosmologiyanın gələcəyinə gedən yol yeni kəşflər yoludur.