２１ ビッグバン・モデル

２１　ビッグバン・モデル【宇宙とは】宇宙との対話

・・・１９４８年　ガモフ
　：宇宙は約137億年前、１個の原子よりも桁違いに小さな１点から突然大膨張を始めたとする宇宙論。
　・宇宙を構成する核子（陽子と中性子）、電子などの材料が生まれたのはビッグバンから百億分の１秒後（１０のマイナス１０秒後）。（←電磁気力と弱い力の分離）＝宇宙の基本的な力の誕生。

※宇宙の基本的な力（自然界の４つの力）
（１）電磁気力：陽子と電子を結びつける力（化学反応は電磁気力によるもの）
（２） 強い力：陽子と中性子を結合する力（核力）
（３） 弱い力：中性子を放射性崩壊（β崩壊）させる。
（４） 重力

○ビッグバンの中心：分かっているのは、宇宙は加速膨張していることだけで、どこが中心かを示すことはできない。[1]

○ビッグバンの証拠
１）赤方偏移・・・すべての銀河は我々から遠ざかっている。
※赤方偏移：観測対象からの光（可視光だけでなく全ての波長の電磁波を含む）のスペクトルが長波長側（可視光で言うと赤に近い方）にずれる現象。[2]
２）宇宙マイクロ波背景放射(CMB)・・・ビッグバン理論により予測されていた。
※天球上の全方向からスペクトル３Kのマイクロ波（ビッグバンの名残り）が観測される現象。
３）宇宙の軽元素の存在比・・・水素・ヘリウムなどの軽元素の存在比を予測。


写真：WMAPによる宇宙マイクロ波背景放射の温度ゆらぎ。（ビッグバンの約40万年後の宇宙の姿）
※WMAP（Wilkinson Microwave Anisotropy Probe: ウィルキンソン・マイクロ波異方性探査機）は アメリカ航空宇宙局 (NASA) が打ち上げた宇宙探査機。

○ビッグバン理論の問題点 [3]
１）観測される宇宙が極めて平坦であること（平坦性問題）
２）因果律的に結び付きを持たないほど大きなスケールにわたって宇宙が極めて一様であること（地平線問題）
３）多くの大統一理論 (GUT) のモデルで存在が予言されている空間の位相欠陥が全く観測されないこと（モノポール問題）　など

【参　照】
1. Wikipedia：ビッグバン
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%93%E3%83%83%E3%82%B0%E3%83%90%E3%83%B3
2.赤方偏移の測定　
edX／COSMOLOGY／Section 1: Space and Time／Worked Example 1
https://courses.edx.org/courses/ANUx/ANU-ASTRO4x/1T2015/courseware/4cf3892023314c59b175176b7d3ac179/d308a3640e2e479bb34dbc623ac88568/
※edX：ハーバード大学とマサチューセッツ工科大学（ＭＩＴ）の無料オンライン講座（要登録）
3. Wikipedia：宇宙のインフレーション