Proves Experimentals: De l'Expansió de l'Univers a la Tectònica de Plaques

Proves Experimentals de l'Univers

a) Expansió de l'Univers

• Einstein (1916): Desenvolupa la Teoria de la Relativitat General.
• Alexander Friedmann (1922): És el primer a proposar un univers en expansió a partir de dues suposicions.
• Hubble (1929): Observa que les galàxies s'allunyaven les unes de les altres.

b) Proporció Relativa d'Elements Parcials

• Ralph Alpher (1948): Proposa la imatge d'un univers inicialment calent i explica l'aparició de l'Hidrogen (H).
• Jim Peebles (1965): Sosté que els estels haurien estat formats principalment per H i ${}^{4}\text{He}$ (Heli-4).

c) Radiació de Fons Còsmic

Ralph Alpher diu que les radiacions haurien de ser en forma de fons amb un valor de pocs graus per sobre del zero absolut (0 K).

Dos físics troben més soroll del que es pensaven al detectar microones, i era el mateix a qualsevol punt. Això vol dir que provenia de fora de la galàxia.

Aquesta radiació isòtropa (qualitat d'un cos les propietats físiques del qual no depenen de la direcció en què és observat o mesurat) equivalia a una temperatura de 3 K.

La Gènesi dels Elements i Formació Estel·lar

Forces Fonamentals i Partícules

Les partícules de la formació de l'univers s'organitzen segons les forces:

• Nuclear forta
• Electromagnètica
• Gravetat
• Nuclear feble

Definició de Partícules Fonamentals

Fotons

Partícules d'energia pura sense massa, viatjant a la velocitat de la llum. Si la velocitat és inferior, es condensen amb matèria.

Quarks

Nom genèric de partícules fonamentals que formen la matèria.

Formació dels Primers Elements

A $10^{12}$ K, els nucleons s'agrupen formant nuclis d'Heli. La matèria de l'univers està formada en un 75% per H.

A 3000 K, els electrons se situen al voltant del nucli atòmic i es formen àtoms d'H i He. L'univers era opac, ja que els fotons no podien desplaçar-se lliurement.

Com a conseqüència de l'expansió de l'univers, la seva densitat (d) i temperatura (Tº) han davallat prou perquè els protons puguin capturar els electrons i formin àtoms estables, permetent als fotons viatjar lliurement.

Formació de Galàxies i Estrelles

A les regions on la densitat és superior a la mitjana i l'expansió es retarda per l'atracció gravitatòria, la matèria comença a fer grumolls. La massa es va ampliant i algunes regions comencen a girar lentament. La gravetat (g) fa que augmenti la velocitat de rotació fins que s'arriba a l'equilibri: neixen les galàxies.

Els àtoms comencen a col·lidir els uns amb els altres i la temperatura (Tº) del gas puja fins que s'inicien reaccions de fusions nuclears. Això converteix l'H en He, i així neixen els estels.

Restes Estel·lars

Estel de Neutrons

Restes on la gravetat és tan gran que la contracció fa que els electrons es pressionin contra els protons, formant densitats molt elevades.

Forats Negres

Restes d'estels que tenen una gravetat tan gran que no deixen passar cap radiació.

Fonaments de la Teoria Quàntica

Louis de Broglie diu que qualsevol corpuscle porta associada una ona. Si la llum té naturalesa dual, quan viatja a través de l'espai actua com a ona, però quan actua sobre àtoms, actua com un corrent de partícules o corpuscles d'energia (fotons).

Efecte Fotoelèctric

Quan s'emeten electrons a través de la llum, si un fotó xoca amb un electró, aquest rep l'energia del fotó i l'electró és desprès de l'àtom que el contenia.

La interacció dels primers àtoms i fotons va produir molta energia i la temperatura va baixar. A mesura que la temperatura baixava, les radiacions de fotons es refredaven i van deixar d'interaccionar amb la matèria, formant grumolls que donen lloc als estels.

Evidències de la Deriva Continental i Tectònica de Plaques

Proves de la Deriva Continental

Aquestes proves es basen en l'encaixament dels continents, proposat originalment per Alfred Wegener:

1. Prova Geogràfica: Es basa en la forma de les costes dels continents que encaixaven com un trencaclosques.
2. Prova Geològica: S'observen estrats de les mateixes roques i la mateixa datació en continents diferents.
3. Prova Paleontològica: S'observen coincidències de fòssils a Sud-àfrica i Brasil.
4. Prova Paleoclimàtica: A Europa i Nord-amèrica havien tingut climes tropicals i ara són temperats. Això ens indica el moviment dels continents.

Proves de la Tectònica de Plaques

Aquestes proves confirmen el moviment de les plaques litosfèriques:

1. L'Edat dels Materials del Fons Marí: Les roques que construeixen el fons són volcàniques i la seva edat augmenta a mesura que ens allunyem de les dorsals.
2. El Magnetisme Antic (Paleomagnetisme): Diferent orientació de les roques magnètiques segons el magnetisme terrestre en el moment de la seva formació.
3. Distribució de Volcans o Terratrèmols: La major part se situen en llocs que coincideixen amb les dorsals oceàniques i les fosses submarines, és a dir, en el contacte entre plaques.