The Early Universe: The Planck Era, The GUT Era & the Electroweak Era

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• published: 09 Nov 2014
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This is a video from Chavis von Bradford on the chronology of the universe, which describes the history and future of the universe according to Big Bang cosmology, the prevailing scientific model of how the universe developed over time from the Planck epoch, using the cosmological time parameter of comoving coordinates. The instant in which the universe is thought to have begun rapidly expanding from a singularity is known as the Big Bang. As of 2013, this expansion is estimated to have begun 13.798 ± 0.037 billion years ago. It is convenient to divide the evolution of the universe so far into three phases. The Planck epoch is an era in traditional (non-inflationary) big bang cosmology wherein the temperature was so high that the four fundamental forces—electromagnetism, gravitation, weak nuclear interaction, and strong nuclear interaction—were one fundamental force. Little is understood about physics at this temperature; different hypotheses propose different scenarios. Traditional big bang cosmology predicts a gravitational singularity before this time, but this theory relies on general relativity and is expected to break down due to quantum effects. As the universe expanded and cooled, it crossed transition temperatures at which forces separate from each other. These are phase transitions much like condensation and freezing. The grand unification epoch began when gravitation separated from the other forces of nature, which are collectively known as gauge forces. The non-gravitational physics in this epoch would be described by a so-called grand unified theory (GUT). The grand unification epoch ended when the GUT forces further separate into the strong and electroweak forces. According to traditional big bang cosmology, the Electroweak epoch began 10^−36 second after the Big Bang, when the temperature of the universe was low enough (1028 K) to separate the strong force from the electroweak force (the name for the unified forces of electromagnetism and the weak interaction). In inflationary cosmology, the electroweak epoch ends when the inflationary epoch begins, at roughly 10^−32 second. Da die naturwissenschaftlichen Gesetze für die extremen Bedingungen während der ersten etwa 10^−43 Sekunden (Planck-Zeit) nach dem Urknall nicht bekannt sind, beschreibt die Theorie den eigentlichen Vorgang streng genommen nicht. Erst nach Ablauf der Planck-Zeit können die weiteren Abläufe physikalisch nachvollzogen werden. So lässt sich dem frühen Universum z. B. eine Temperatur von 1,4 · 1032 K (Planck-Temperatur) zuordnen. Das Alter des Universums ist aufgrund von Präzisionsmessungen durch das Weltraumteleskop Planck sehr genau gemessen: 13,80 ± 0,04 Milliarden Jahre. Eine frühere Ermittlung des Alters durch den Satelliten WMAP ergab das etwas ungenauere Ergebnis von 13,7 Milliarden Jahren. Das Alter kann auch durch Extrapolation von der momentanen Expansionsgeschwindigkeit des Universums auf den Zeitpunkt, an dem das Universum in einem Punkt komprimiert war, berechnet werden. Diese Berechnung hängt aber stark von der Zusammensetzung des Universums ab, da Materie bzw. Energie durch Gravitation die Expansion verlangsamen. Die bisher nur indirekt nachgewiesene Dunkle Energie kann die Expansion allerdings auch beschleunigen. So können verschiedene Annahmen über die Zusammensetzung des Universums zu verschiedenen Altersangaben führen. Durch das Alter der ältesten Sterne kann eine untere Grenze für das Alter des Universums angegeben werden. Im aktuellen Standardmodell stimmen beide Methoden sehr gut überein. universo فضاء كوني Вселенная 宇宙 Evren How the Universe Works The Science Channel PBS Nova