Wann ist Materie/Energie entstanden? Vor oder nach dem CMB?

Fangen wir von vorne an :

Hier ist eine umfassende Geschichte des Universums :

Protonen, gebildet durch 1 Microsend, Materie, wie wir sie jetzt kennen. Bei 380.000 Jahren ist die Dichte der Materie so gering, dass kein Gleichgewicht mehr zwischen Photonenabsorption und -emission mit der restlichen Materie besteht, und die meisten Photonen ohne weitere Wechselwirkungen entweichen und uns bei kontinuierlicher Expansion die gemessene CMB- und Schwarzkörperstrahlung liefern die Experimente.

Die Einheitlichkeit der Temperatur, die in der Schwarzkörperstrahlungskurve zu sehen ist, zeigt, wenn sie unterhalb des Einheitlichkeitsniveaus untersucht wird, Ansammlungen und Verarmungen, die mit der Position von Galaxienhaufen und Galaxien korrelieren.

Sie fragen sich zu Recht: "Würde die massive Expansion des Weltraums das Erreichen des Gleichgewichts nicht unmöglich machen" .

Die Inflationsperiode wurde vorgeschlagen, weil die CMB-Gleichförmigkeit nicht thermodynamisch erklärt werden konnte.

Die Mikrowellen-Hintergrundstrahlung aus entgegengesetzten Richtungen am Himmel ist durch die gleiche Temperatur innerhalb von 0,01% gekennzeichnet, aber die Regionen des Weltraums, aus denen sie emittiert wurden, waren nach 500.000 Jahren mehr als Lichtlaufzeit voneinander entfernt und konnten nicht miteinander "kommuniziert" haben um das scheinbare thermische Gleichgewicht herzustellen - sie befanden sich außerhalb des "Horizonts" des anderen.

Aufgrund des Lichtkegels, dem Wechselwirkungen aufgrund der speziellen Relativitätstheorie und der allgemeinen Relativitätstheorie gehorchen müssen, könnte es thermodynamisch keinen Strahlungsaustausch durch das gesamte Universum geben. Die Einführung der Inflationsperiode löste dieses Problem.

Wenn sich das Universum um 20 bis 30 Größenordnungen aufblähte, dann waren die Eigenschaften eines extrem kleinen Volumens, das als eng miteinander verbunden angesehen werden konnte, über das gesamte heutige bekannte Universum verteilt und trugen sowohl zur extremen Flachheit als auch zur extrem isotropen Natur von bei die kosmische Hintergrundstrahlung.

Die Regionen des Universums wurden durch die quantenmechanische Lösung mit denselben Randbedingungen "innig verbunden".

Darüber hinaus können die quantenmechanischen Unsicherheiten die "Kerne" der Anisotropie unterhalb der Gleichförmigkeit des CMB als diejenigen erklären, in denen Materie zu Galaxienhaufen und Galaxienhaufen geronnen ist.

Das detaillierte All-Sky-Bild des jungen Universums, das aus neun Jahren WMAP-Daten erstellt wurde. Das Bild zeigt 13,77 Milliarden Jahre alte Temperaturschwankungen (dargestellt als Farbunterschiede), die den Samen entsprechen, aus denen die Galaxien wurden. Das Signal von unserer Galaxie wurde unter Verwendung der Mehrfrequenzdaten subtrahiert. Dieses Bild zeigt einen Temperaturbereich von ± 200 Mikrokelvin

Sehen wir uns in Anbetracht des oben Gesagten Ihre letzte Frage an:

wenn die kosmische Inflation bewirkt, dass sich der Raum durch die abstoßende Schwerkraft (durch Unterdruck) schnell ausdehnt, wenn sich das Inflationsfeld auf einem hohen Energiepunkt befindet. UND wenn das Inflationsfeld, das seine Energiekurve herunterfällt, Materie/Energie bildet, wie könnte dann das CMB eine Einheitlichkeit bis zum tausendsten Grad haben?

Es ist eine Tatsache, dass es so ist.

würde die massive Expansion des Weltraums das Erreichen des Gleichgewichts nicht unmöglich machen

Die Gleichmäßigkeit ist nicht auf ein Gleichgewicht zurückzuführen, sondern auf die Anfangsbedingungen, die die Inflationsperiode bilden.

Ein alltägliches Analogon: Richten Sie einen roten Laser auf ein Blatt Papier und machen Sie ein Foto. Es ist einheitlich rot, nicht weil die Photonen miteinander wechselwirkten, sondern weil sie mit der gleichen Randbedingung erzeugt wurden. Wenn Sie das Bild auf dem Papier stark vergrößern, werden Sie aufgrund der Art des Papiers, auf dem Sie es gedruckt haben, Uneinheitlichkeiten sehen. oder sogar Quantenfluktuationen im Laserprozess. Die geringen Ungleichmäßigkeiten des CMb sind auf die im Inflationsmodell vorgeschlagenen quantenmechanischen Fluktuationen zurückzuführen.

Die kurze Antwort lautet: Vorher.

Tatsächlich wurde das CMB emittiert, weil nicht-exotische (baryonische) Materie und Energie voneinander entkoppelt wurden (dunkle Materie und Neutrinos erlebten etwas Ähnliches zu noch früheren Zeiten).

Bis zur Emission des CMB war das Universum ein heißes Plasma, und Photonen und Teilchen befanden sich im thermischen Gleichgewicht. Sie würden kollidieren und gegeneinander streuen, und das ständige Bombardement hochenergetischer Photonen würde bedeuten, dass sich keine Protonen und Elektronen zu Atomen verbinden könnten. Dies wiederum führte dazu, dass das Universum voller elektrisch geladener Teilchen war, was bedeutete, dass Photonen nicht weit reisen würden, bevor sie auf eines dieser Teilchen treffen würden.

Die Expansion des Universums führte zu zwei Dingen:

1. Photonen wurden rotverschoben, wurden energieärmer, und so konnten weniger von ihnen ein Wasserstoffatom ionisieren.
2. Der Abstand zwischen Elementarteilchen und Photonen wuchs, sodass Kollisionen unwahrscheinlicher wurden.

Diese beiden Dinge sind eigentlich nur zwei verschiedene Arten zu sagen, dass das Universum abgekühlt ist.

Irgendwann erreichte die Abkühlung ein kritisches Niveau, bei dem sich Protonen und Elektronen zu Atomen verbinden konnten, ohne sofort reionisiert zu werden. Das wiederum bedeutete, dass der Abstand zwischen den Teilchen plötzlich viel größer wurde. Photonen konnten sich ungehindert fortbewegen und haben es seitdem getan, wobei bestimmte Resonanzwellenlängen außer Acht gelassen wurden.

Dies bedeutete auch, was wichtig ist, dass Materie und Energie aus dem thermischen Gleichgewicht fielen . Die Temperatur von Photonen und Materie haben sich seitdem unabhängig voneinander entwickelt.