Blogit

Tiedetoimittaja Markus Hotakainen hämmästelee maailmankaikkeutta.

Ilman alkuräjähdystä ei olisi vappupalloja

Blogit Taivaan tähden 30.4.2016 08:41
Markus Hotakainen
Kirjoittaja on tiedetoimittaja ja tietokirjailija.
Congrats_bqt

Hyvää alkuräjähdystä! Kuva: Pioneer Balloon Company

Ei tietysti mitään muutakaan, sillä maailmankaikkeus syntyi noin 13,8 miljardia vuotta sitten käytännössä tyhjästä.

Kvanttifluktuaatio, ultratiheä singulariteetti tai aiemman kosmoksen silmu – kukaan ei ollut näkemässä, mitä tuolloin tapahtui, joten olemme rikossarjoista tuttujen aihetodisteiden varassa.

Toki maailmankaikkeuden laajeneminen ja kosminen taustasäteily puhuvat kovaa kieltä alkuräjähdyksen puolesta, joten eipä siinä ihmeemmin ole enää sijaa epäilyksille.

Periaatteessa myös vappuna ja vapun alla kaupiteltavat ilmapallot kertovat maailmankaikkeuden synnystä. Vielä 1970-luvun alussa vappupalloja täytettiin vedyllä, mutta se kiellettiin turvallisyyssyistä. Vety on hyvin räjähdysherkkä kaasu, joten jos pallo poksahti puhki, se sai aikaa muutakin vahinkoa kun kuminriekaleiden sinkoilua lähiympäristöön. Kieltoa edelsi vakavia onnettomuuksia, joissa autossa kuljetettu vetypallo oli räjäyttänyt menopelin hajalle.

Turvallisempi ja nykyisin yksinomaan käytössä oleva helium ei ole ihan niin kevyt alkuaine kuin vety, mutta kyllä sekin saa vappupallon nousemaan iloisesti ilmaan. Vaikka helium on maailmankaikkeuden toiseksi yleisin alkuaine, se löydettiin vasta vuonna 1868 – ja silloinkin Auringosta spektritutkimuksen keinoin.

Heliumia syntyy kaiken aikaa niin Auringossa kuin muissakin tähdissä. Kun vety-ytimet yhtyvät fuusioreaktioissa heliumytimiksi, vapautuu energiaa. Tähdissä – myös Auringossa – vedyn määrä vähenee kaiken aikaa ja heliumin kasvaa.

Tähtien ponnistelu heliumin tuottamiseksi on kuitenkin koko maailmankaikkeuden mittapuussa hyttysen ininää. Valtaosa heliumista on ikivanhaa perua. Silloin vastasyntyneen kosmoksen täytti tiheä hiukkaspuuro.

Lämpötilan laskiessa hiukkaset muodostivat atomien rakenneosasia ja viimein myös atomeja. Suurin osa niistä oli yksinkertaisinta mahdollista sorttia eli vetyä, jonka yhtä protonia ”kiertää” yksi elektroni – todellisuussa, tai ainakin kvanttitodellisuudessa, kyse on paljon mutkikkaammasta ilmiöstä kuin protonin kiertämisestä, mutta ei mennä siihen tässä yhteydessä.

Vedyn lisäksi syntyi vähän raskaampaa heliumia, kunnes kaikki palikat oli käytetty. Noin kolme neljäsosaa nuoren maailmankaikkeuden aineesta oli vetyä ja noin neljäsosa heliumia. Mausteena oli hippunen litiumia ja vielä pienempi hippunen berylliumia.

Maailmankaikkeuden synnyn ja kehityksen tutkiminen on tavallaan peruuttamista. Tiedämme, millainen universumi on nyt, joten voimme yrittää laskea, mallintaa tai arvata, millainen maailmankaikkeuden on täytynyt joskus muinoin olla, jotta siitä on vuosimiljardien saatossa tullut sellainen kuin se on nyt.

Alkuaineiden ja erityisesti kevyiden alkuaineiden kuten vedyn ja heliumin nykyinen runsaus kertoo, millaiset olosuhteet maailmankaikkeudessa vallitsivat sen hurjassa nuoruudessa.

Jokainen vappupallo on tavallaan näyte noista muinaisista ajoista. Samalla ne tuovat viestin hyvin kaukaa, maailmankaikkeuden alkuhetkiltä, kun galakseista, tähdistä, planeetoista ja yhden planeetan pinnalla folioon käärittyä heliumia kaupittelevista ihmisistä ei ollut vielä mitään tietoa.

Kun maailmankaikkeudella oli ikää vasta joitakin minuutteja.