Bài 61. Thuyết Big Bang

Quá khứ?

- Hiện tại !

– Tương lai ?
Vũ trụ sinh ra từ đâu? Sinh ra từ bao giờ ?
tương lai của vũ trụ sẽ như thế nào ?



1. Các thuyết về sự tiến hoá vũ trụ
Hai trường phái khác nhau về nguồn gốc và
sự tiến hoá vũ trụ
• Trường phái do nhà vật lý người Anh Hoi- lơ
(1915 – 2000): Vũ trụ ở trong “ trạng thái ổn
định ”, vô thuỷ vô chung, không thay đổi từ
quá khứ đến tương lai. Vật chất được tạo ra
một cách liên tục
• Trường phái khác :
Vũ trụ đã khởi đầu cách đây 14 tỉ năm bằng
1 vụ nổ lớn đã tạo ra vật chất của các vì sao,
các hành tinh và các thiên hà. Từ đó đến nay
vũ trụ liên tục giãn nở và loãng dần .
• Vậy có nghĩa là trước sự kiện big bang chưa hề có
vũ trụ, tất cả chỉ là một khối vật chất hỗn loạn có
khối lượng riêng và nhiệt độ cực lớn.


2. Các sự kiện thiên văn quan trọng
a) Vũ trụ dãn nở
Các quan sát thiên văn cho thấy, số các thiên hà trong quá khứ nhiều

hơn hiện nay. Điều đó chứng tỏ rằng, vũ trụ không ở trong trạng thái ổn
định mà đã có biến đổi : Vũ trụ trong quá khứ “đặc” hơn bây giờ.
Năm 1929, nhà thiên văn học người Mĩ Hớp-bơn. Dựa vào hiệu ứng Đô-ple đã
phát hiện thấy rằng các thiên hà xa xăm rải rác khắp bầu trời đều lùi ra xa
Hệ Mặt trời của chúng ta.
Tốc độ lùi ra xa của thiên hà tỉ lệ với khoảng cách d giữa thiên hà và
chúng ta (định luật Hớp – bơn)

v = H.d

=>C1
với H là một hằng số, gọi là hằng số Hớp-bơn có trị số H = 1,7.10-2 m/s. năm
ánh sáng (1 năm ánh sáng = 9,46.1012km).
Điều phát hiện của Hớp-bơn đã chứng tỏ các thiên hà dịch chuyển ra xa
nhau, đó là bằng chứng của sự kiện thiên văn quan trọng :
Vũ trụ đang dãn nở.
CM : C¸c v¹ch quang phæ cña thiªn hµ ®Òu bÞ lÖch vÒ phÝa bíc sãng

dµi

b. bức xạ “nền” vũ trụ
bức xạ “lạ”
được phát đồng đều từ tứ phía trong không trung và tương ứng với bức
xạ nhiệt của vật ở khoảng 3K (chính xác là 2,735K); bức xạ này được gọi tắt
là bức xạ 3K. Kết quả thu được đã chứng tỏ bức xạ đó là bức xạ được phát
ra từ mọi phía trong Vũ trụ nay đã nguội và được gọi là bức xạ “nền”
Vũ trụ.


3.

Thuyết
Bigđầu
Bang
+ Vũ
trụ bắt
dãn nở từ một “điểm kì dị” là điểm lúc tuổi

và bán kính của vũ trụ là số không để làm mốc (gọi là điểm
zero Big Bang). Tại điểm này các định luật vật lí đã biết và
thuyết tương đối rộng (thuyết hấp dẫn) không áp dụng được.
+ Ta chỉ dự đoán được những sự kiện đã xảy ra bắt đầu từ thời
điểm tp = 10-43 s sau Vụ nổ lớn, thời điểm này được gọi là
thời điểm Plăng.
Ở thời điểm Plăng, kích thước vũ trụ là 10 -35 m, nhiệt độ là
1032 K và mật độ là 1091 kg/cm3. Các trị số cực nhỏ và cực
lớn này, được gọi là trị số Plăng
Từ thời điểm này vũ trụ dãn nở rất nhanh, nhiệt độ của vũ
trụ giảm dần.
* Tại thời điểm Plăng, Vũ trụ bị tràn ngập bởi các hạt có năng
lượng cao như êlectron, nơtrinô và quác. Năng lượng trong Vũ
trụ vào thời điểm Plăng ít nhất phải bằng 10 15 GeV.
- Tại thời điểm t = 10-6 s, chuyển động của các quac và phản
quac đã đủ chậm, để các lực tương tác mạnh gom chúng lại và
gắn kết thành các prôtôn và nơtron. Vì năng lượng liên kết của
các quac trong các nuclôn đều rất lớn, mà năng lượng trung
bình các hạt trong vũ trụ lúc này chỉ còn là 1GeV, nên không
thể có sức mạnh nào có thể giải phóng quac ra khỏi các
nuclôn. Các hạt quac đã vĩnh viễn bị “cầm tù” trong các
hađrôn.
* Các nulôn được tạo ra sau Vụ nổ một giây.

- Tại thời điểm t = 3 phút, các hạt nhân heli được tạo thành.
Trước đó, prôtôn và nơtron đã kết hợp với nhau để tạo thành
hạt nhân đơteri , nhưng ngay lập tức, hạt nhân đó bị các
phôtôn năng lượng cao phá vỡ. Nhưng tới phút thứ ba, vũ trụ
đã lạnh đi nhiều, năng lượng của các phôtôn cũng giảm
nhiều, không đủ để phá vỡ hạt nữa, Khi đó, đã xuất hiện các
hạt đơteri , triti và heli bền. Sau này, các hạt nhân hiđrô và
heli đã trở thành các viên gạch đầu tiên để tạo thành các hạt
nhân nặng. Hiện nay, người ta đã xác định được rằng hiđrô
và hêli chiếm 98% khối lượng của các ngôi sao và các
thiên hà, khối lượng các hạt nhân nặng hơn chỉ chiếm
2%. Ở mọi thiên thể, và ¾ khối lượng là hiđrô. Điều đó
chứng tỏ rõ rệt rằng, mọi thiên thể, mọi thiên hà đều
có một nguồn gốc chung trong quá khứ.
* Ba phút sau đó mới xuất hiện các hạt nhân nguyên
tử đầu tiên.
- Tại thời điểm t = 300 000 năm, các loại hạt nhân khác nhau
đã được tạo thành, tương tác chủ yếu chi phối vũ trụ là tương
tác điện từ. Các lực điện từ gắn các electron với các hạt
nhân, tạo thành các nguyên tử H và He. Các êlectron bị giam
trong các nguyên tử, vũ trụ trở nên thông thoáng hơn, “trong
suốt” hơn. Các phôtôn không bị cản trở, dễ dàng bay tỏa đi
mọi phương từ đó cho tới nay, và tạo ra bức xạ “nền” vũ trụ.
* Ba trăm nghìn năm sau mới xuất hiện các nguyên tử
đầu tiên.


- Tại thời điểm t = 3000000 năm, các nguyên tử đã được tạo

thành, tương tác chủ yếu chi phối vũ trụ là tương tác hấp
dẫn. Các lực hấp dẫn thu gom các nguyên tử lại, tạo thành
các thiên hà và ngăn cản các thiên hà tiếp tục nở ra, chỉ có
khoảng cách giữa các thiên hà tiếp tục tăng lên. Trong các
thiên hà, lực hấp dẫn nén các đám nguyên tử lại, tạo thành
các sao.
* Ba triệu năm sau mới xuất hiện các sao và thiên hà.
* Tại thời điểm t = 14.10 9 năm, vũ trụ ở trạng thái
hiện nay, với nhiệt độ trung bình T = 2,7 K.

- Những sự kiện và những số liệu đã nêu trên đây chưa phải là
hoàn toàn chính xác, còn có những chỗ sẽ phải bổ sung
hoặc hiệu chỉnh. Tuy nhiên, về đại thể, quá trình trên đây
được coi là đáng tin cậy.
- Thuyết Vụ nổ lớn chưa giải thích được hết các sự kiện quan
trọng trong Vũ trụ và đang được các nhà vật lí thiên văn
phát triển và bổ sung.


8
7

1
2

9
10

6
5

3
4

HÃY CHỌN CÂU HỎI


1. Theo thuyÕt Big Bang, c¸c
nguyªn tö xuÊt hiÖn ë thêi
®iÓm nµo sau ®©y?
ãy 3000 n¨m.
A. tH=
chọn
B.cât u=h 30 000 n¨m.
ỏi
C. t = 300 000 n¨m.
khác !
D. t = 3 000 000 n¨m.

HÕt3
5
4
2
1 giê!


2. Chọn câu Đúng. Các vạch quang phổ
của thiên hà:
A. đều bị lệch về phía bớc sóng ngắn.
B. đều bị lệch về phía bớc sóng dài.

Hóy
B. hoànchtoàn
không bị lệch về phái nào
n
cả. cõu h
i
D. có trờng hợp lệch về phía bớc sóng
khỏcó
ngắn,
c ! trờng hợp lệch về phía bớc
sóng dài.

Hết3
5
4
2 giờ!
1


3. Chọn câu sai:
A. Vũ trụ đang giãn nở, tốc độ lùi xa của thiên hà tỉ
lệ với khoảng cách d giữa thiên hà và chúng ta.
B. Trong vũ trụ, có bức xạ từ mọi phía trong không
trung, tơng ứng với bức xạ nhiệt của vật ở khoảng
5K, gọi là bức xạ nền của vũ trụ.
C. Vào thời điểm t =10-43s sau vụ nổ lớn kích thớc
óy 10-35m, nhiệt độ 1032K, mật độ
vũ trụ Hlà
1091kg/cm
. Sau đó giãn nở rất nhanh, nhiệt độ

ch3n
giảm dần.
cõu h
i
D. Vào thời
điểm
t = 14.109 năm vũ trụ đang ở
trạng thái nh hiện nay, với nhiệt độ trung bình T
= 2,7K.
khỏ

c!


4. MÆt Trêi thuéc lo¹i sao nµo
sau ®©y:
A. Sao chÊt tr¾ng;
ãy
B. SaoHkhæng
lå (hay kÒnh ®á).
chọn
C. Saocâtrung
b×nh gi÷a tr¾ng vµ
u hỏi
kÒnh ®á
khác !
5
4
3
2 giê!

1
D. Sao n¬tron. HÕt


5. Tất cả các hành tinh đều quay
quanh Mặt Trời theo cùng một
chiều. Trong quá trình hình
thành hệ Mặt Trời, đây chắc
Hóy
chắn
là hệ quả của:
chn
A. sự bảo toàn vận tốc (Định luật 1 Newton)
cõu h
i
B. Sự bảo toàn động lợng.
C. Sự
toàn momen đng lợng
khbảo
ỏc !
D. Sự bảo toàn năng lợng.

Hết3
5
4
2
1 giờ!


6. V¹ch quang phæ cña c¸c sao trong

Ng©n hµ:
A. ®Òu bÞ lÖch vÒ phÝa bíc sãng dµi.
B. ®ÒuHbÞ lÖch vÒ phÝa bíc sãng ng¾n
ãy
C. Hoµnchtoµn
ọn kh«ng bÞ lÖch vÒ phÝa nµo
c¶. câu hỏ
i
D. Cã trêng hîp lÖch vÒ phÝa bíc sãng
háctr! êng hîp lÖch vÒ phÝa bíc sãng
dµi,kcã
ng¾n.


7. Hãy xác định khoảng cách
đến một thiên hà có tốc độ
lùi xa nhất bằng 15000km/s.
Hóy
21km
A. 16,62.10
chn
21km
B.cõ4,2.10
u hi
C. 8,31.1021km
khỏc !

D. 8,34.1021km.

Hết3

5
4
2
1 giờ!


8. TÝnh tèc ®é lïi xa cña sao
Thiªn Lang ë c¸ch chóng ta
8,73 n¨m ¸nh s¸ng.
Hãy
A.0,148m/s.
chọn
âu hỏi
B.c0,296m/s

C.kh0,444m/s
ác !
D. 0,592m/s.

HÕt3
5
4
2 giê!
1


9. §é dÞch vÒ phÝa ®á cña v¹ch
quang phæ λ cña mét quaza lµ
0,16λ. VËn tèc rêi xa cña quaza
nµy Hlµ:

ãy
chọ000km/s
n
A. 48
câu hỏ
i
B. 36km/s
C.kh24km/s
ác !
D. 12km/s

HÕt3
5
4
2 giê!
1


10. Hãy điền câu thích hợp vào chỗ chấm
Quá khứ,
Hiện tại,
...


Từ các nguyên tử nhỏ bé đến ...
-

-

+

-


Các thiên hà xa xôi kì bí !...
Các quaza là những nguồn phát tia X
và sóng vô tuyến điện rất mạnh

.

Quầng sáng trong dải ngân hà
đầy ắp các dòng tinh tú


Các thiên hà xa xôi kì bí !...


Một số sao chổi kì dị

Sao chổi Encke


Sao chổi Biela



McNaught