目次ビッグバンとは、宇宙がある時期に爆発的な自然現象によって誕生したとする説、又はその現象を指す言葉です。観測の結果、銀河が遠ざかっていることが判明したことから宇宙は膨張していると考えられるようになりました。そう考えた場合、初期の宇宙は全てのエネルギーが一点に集中していたため、想像を絶するほど高温で高密度であったことが予想されます。この状態から爆発的に宇宙が拡張した現象がビッグバンです。今から100年ほど前まで宇宙は「始まりなどなく永遠に変化せずに存在し続けるもの」と考えられていました。当時、宇宙が誕生するという考え方は科学とは逆行する宗教的な発想とされ、柔軟に物事を捉えていた天才学者アインシュタインでさえ「宇宙の始まり」など馬鹿らしいと考えていたといわれています。しかし、観測技術の向上とビッグバン理論の提唱により「宇宙には始まりがあった」とする考え方は次第に認められるようになっていきました。 ビッグバン理論によると今からおよそ137億年前に宇宙は誕生したとされています。宇宙誕生以前は空間も時間もない「無」の状態でした。時間の概念が存在しないため宇宙の歴史はこれ以上遡ることはできません。しかし、これは文字通り何もなかったという意味ではなく、プラスとマイナスの素粒子が相殺し合ってゼロになっているような状態でした。つまり、結果的に「無」になっているだけで素粒子は存在し、絶えず「生まれては消えて」を繰り返していたのです。永遠にも続くように思われるこの「無」の状態ですが、非常に低い確率であるとき均衡を崩しました。これが宇宙の誕生です。誕生した宇宙はその直後に急激な膨張を始めます。この段階は「インフレーション期」と呼ばれ、その膨張は光の速さを超えました。宇宙の膨張が始まることで直後に重力が生まれます。宇宙は誕生から1兆分の1の、その1兆分の1の、さらに10億分の1秒という非常に短い時間が経過するとやがて膨張の速度は落ち始め今度は熱エネルギーを放出し始めます。この現象がビッグバンです。この段階の宇宙の直径は未だ1cmほどでしたが100兆×100兆度という想像を超える高温に達していました。この後も宇宙は凄まじい速度で拡張を続けその速度と熱エネルギーを次第に下げていきます。こうして宇宙が誕生したのです。このビッグバンの拡張率は1mmほどの大きさから一瞬で1000億光年の広さに拡張するのと同等だったといわれています。画像：宇宙誕生以前の「無」とされている空間には現在の宇宙のエネルギーが全て圧縮されている状態でした。この異常な状況を説明する非常にインパクトの強い説が存在します。それは「宇宙はブラックホールから生まれた」というものです。アインシュタインはブラックホールの特異点では重力は無限の密度を持つと説いています。しかし、無限という概念自体が存在しないのではないかとの意見もあり、圧縮され続けたエネルギーは非常に低い確率であるときバランスを崩すといわれています。これがビッグバンなのではないかというのです。もしこの説が正しければ私たちの宇宙は別の宇宙のブラックホールの中に存在していることになり、私たちの宇宙に存在するブラックホールの中にはさらに別の宇宙が存在する可能性があるというわけです。ブラックホールについては関連記事でも詳しく触れています。関連記事： いかがでしたか？宇宙の始まりには未だ謎が多いですが、現在では概ねこのビッグバンによって誕生したものだとされてます。宇宙の話はいつでも私たちの想像を遥かに凌駕しますね。次の記事 GIBEONGIBEON（ギベオン）は宇宙、地球、動物の不思議と謎を発信するミステリー情報メディアです。眠れない夜の暇つぶしにでもなれば幸いです。 © 2020 ギベオン – 宇宙・地球・動物の不思議と謎 All rights reserved.
このようにしてさまざまな元素が誕生した。その生い 立ちから、宇宙での存在量は、ビッグバンで生まれた基 本的元素である水素とヘリウムが最も多い。しかし、第 1世代の元素は放っておくと核融合が進 … 1970年代に、重水素を生成する過程を探すことが試みられたことがあったが、重水素以外の放射性同位体が生成されただけだった。宇宙に重水素が集積するというのは大筋ではビッグバン理論と合致していたが、宇宙のほとんどが陽子と中性子からできているというモデルと合致するにはその値が高すぎるというのが問題だった。もし宇宙の全てが陽子と中性子からできていると仮定すると、宇宙の密度から、現在観測される重水素のほとんどはヘリウム4に変わっていたことになる。 宇宙はビッグバンによって誕生した。 ビッグバン後に作られた元素は水素であった。 水素ガス(水素の元素で出来ている)が重力で集まり、原始星となった。 集まったガスの量が大きいと、原始星の中心部の圧力が高まり、温度が上昇する。 ビッグバンで誕生した宇宙。原子と分子の進化が、当然のことのように宇宙空間で起こった。そして、地球上に生命が誕生。宇宙空間での壮大な生命誕生の歴史を、複眼思考でたどった。
かなりの量の重水素が生成するビッグバン後の過程は知られていない。したがって重水素の存在度の観測は、宇宙が無限に古くはないというビッグバン理論と合致した結果を示す。 ビッグバン元素合成の特徴の1つは、そのエネルギーでの物質の振る舞いを支配する物理法則や物理定数が非常に良く理解されていることであり、そのため宇宙の初期を特徴付ける不確かさに欠ける。もう1つの特徴として、原子核合成の過程は、その前に何が起こったかには関係なく、この段階が始まった時点での条件によって決定される。 宇宙誕生3分後に宇宙の温度が10億度まで下がり、ようやく水素以外の元素も誕生し始めました。「核融合反応」(元素の合成) がおきはじめたのです。 「核融合反応」とは原子核 (陽子と中性子を含む) どうしが衝突・融合する反応のことです。
ビッグバン元素合成 ヘリウム以上の重元素は合成されず、元素合成開始直前に 存在した中性子がほとんどすべてヘリウムになる 宇宙誕生1分後の陽子と中性子の個数密度比(n p:n n)はおよ そ7:1（弱い相互作用の理論からの予言: 林忠四郎1952） ビッグバン元素合成 ヘリウム以上の重元素は合成されず、元素合成開始直前に 存在した中性子がほとんどすべてヘリウムになる 宇宙誕生1分後の陽子と中性子の個数密度比(n p:n n)はおよ そ7:1（弱い相互作用の理論からの予言: 林忠四郎1952） 中西 治誕生直後、このミクロな宇宙が「10の36乗分の1秒（1秒の1兆分の1の、1兆分の1の、さらに1兆分の1）ほど」の間に「10の43乗倍（1兆の1兆倍の、1兆倍の、さらに1000万倍）」の大きさになったといわれています。これを「インフレーション」といいます。このインフレーションのあとに物質（素粒子）と光が誕生し、自由に飛びかい、高温の世界になりました。この灼熱状態の宇宙の誕生が「ビッグバン」です。そのときの温度は1兆度以上あったと考えられています。ここでは「ビッグバン」という用語は現代宇宙論の標準的な言葉の使い方として「インフレーション後におきた“灼熱状態の宇宙の誕生”」という意味で使われていますが、このインフレーションの時間は宇宙誕生後「1秒の1兆分の1の、1兆分の1の、さらに1兆分の1」というきわめて短い時間であり、実際には、宇宙の誕生と同時に、インフレーションと灼熱状態がおこっているといってよいでしょう。したがって、入門書などでは「ビッグバン」は「宇宙の誕生」をばくぜんと指す言葉として使われ、さらに、「ビッグバンによって宇宙が誕生した」とさえいわれています。私もそのようにも使っています。「無からの宇宙の創生論」もまだ証明されたわけではなく、仮説にすぎません。宇宙の誕生についてはまだはっきりしたことはわかっていませんので、あまり断定的にいわない方がよいでしょう。これからも変わる可能性があります。話しをもどして、宇宙誕生10000分の1秒後に大きな変化がおこりました。宇宙の膨張によって温度が約1兆度に下がってきました。すると、ばらばらに飛びかっていた素粒子 (クォーク) どうしが結びついて原子核の構成要素である陽子と中性子が誕生しました。水素の原子核は陽子一つなので、このとき、水素という元素 (元素記号はH、原子番号1) が生まれました。ただし、宇宙に水素原子 (陽子の周囲を電子がまわっている状態) が誕生するのにはもう少し時間が必要でした。宇宙誕生3分後に宇宙の温度が10億度まで下がり、ようやく水素以外の元素も誕生し始めました。「核融合反応」(元素の合成) がおきはじめたのです。「核融合反応」とは原子核 (陽子と中性子を含む) どうしが衝突・融合する反応のことです。ばらばらに飛びかっていた陽子や中性子が融合し、さらにそうしてできた原子核にほかの原子核が融合し、やや大きな原子核ができていきました。ビッグバンから20分ほどたつと、あまりに高温になったので原子核と電子はばらばらに空間を飛びかい、核融合反応は終わってしまいます。核融合反応がおきるには、適度な高温と適度な密度が必要です。水素に加えてできた元素はヘリウム (He、原子番号2) とリチウム (Li、同3) くらいでした。このあと3億年程度の間、宇宙にはこれだけの元素しか存在しなかったのです。現在の宇宙にはウラン [U] までの92種類からウンウンクオクチウム [Uno] までの118種類の元素が存在するとの説があります。宇宙誕生38万年後に宇宙がさらに膨張したことによって、宇宙の温度は3000度程度にまで下がりました。温度が下がることは電子や原子核の飛びかう速度が遅くなることを意味します。電子は負の電気をおび、原子核は正の電気をおびています。そのために遅くなった電子は電気的な引力によって原子核に“つかまる”ようになります。こうして、電子は原子核の周囲をまわるようになりました。「原子」が誕生しました。このとき、もう一つ重要なことがおきました。原子が誕生する前、光はまっすぐ進めませんでした。空間を自由に飛びかう電子とぶつかっていたためです。しかし、原子が誕生して空間を自由に飛びかう電子がなくなると、光がまっすぐに進めるようになりました。「宇宙の晴れ上がり」がおこりました。ビッグバン理論の裏づけとなった宇宙背景放射はこの「宇宙の晴れ上がり」のさいに放たれたもので、およそ137億年後に米国の電波望遠鏡に飛び込みました。これにより宇宙は137億年前に誕生したことが確認されました。以上が宇宙誕生の初期の状況です。このなかで「物質に質量を与えるヒッグス粒子」はいつ現れ、どのような役割を果たしたのでしょうか。
ビッグバンと宇宙の誕生.
観測される重水素と観測される宇宙の膨張速度の間のこの矛盾を解消するために、重水素を生成しうる過程の発見に大きな努力が払われた。その後、このような過程は存在せず、宇宙はバリオンだけでできているのではなく、ダークマターが宇宙の質量の大部分を占めている、という説明が広く合意されるようになった。 ビッグバン元素合成 （ビッグバンげんそごうせい、big bang nucleosynthesis ）とは、現代宇宙論において、水素1以外の元素の原子核が宇宙の発展の各段階で形成されたことを表すものである。元素合成の基本原理は、ビッグバンの数分後から始まり、重水素、ヘリウム3およびヘリウム4、リチウム6およびリチウム7の形成に関与したと考えられている。さらに、これらの安定原子核の他に、三重水素、ベリリウム7、ベリリウム8等の不安定原子核、放射性原子核も形成された。不安定原子核は、崩壊するか、他の …