Se dice que, eventualmente, el universo consistirá en protones y electrones separados por distancias inconcebibles. ¿Por qué sucedería esto?

Answer 1

Unas pocas cosas:

Primero, como señala Shivam en su respuesta, esto se debe a la expansión del espacio. Este escenario particular de fin de universo se llama “The Big Rip”. En este escenario, la expansión del universo continúa su tendencia actual de aceleración, de modo que eventualmente cualquier punto se está acelerando alejándose de cualquier otro punto a una velocidad muy grande. (Tenga en cuenta que esta velocidad no necesita ser mayor o incluso igual a la velocidad de la luz).

Pero la historia con protones es un poco interesante. Antes de llegar a los protones, suba uno o dos niveles en la jerarquía de la materia y considere los átomos. En algún momento, la distancia entre los electrones y los núcleos se vuelve demasiado grande para que los electrones se unan electromagnéticamente al núcleo. Fuera se van Luego, en el núcleo, los nucleones se unen por un mecanismo similar.

Podría preguntarse sobre el destino de los protones, en la medida en que están compuestos por quarks. Sin embargo, existe un fenómeno llamado “libertad asintótica”, que se refiere al hecho de que se necesita una energía infinita para separar los quarks unidos entre sí. No estoy familiarizado con el cálculo Big Rip vs. libertad asintótica, pero supongo que es plausible creer que la libertad asintótica gana. Así que los protones se mantienen protones.

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Como una cuestión totalmente separada, la gran estafa es solo un escenario del fin del universo. La muerte por calor es otra. (Y todavía hay otros). En la muerte por calor, todo se convierte eventualmente en agujeros negros, y esos agujeros negros se evaporan. Entonces, cada punto en el universo llega al equilibrio térmico, y permanece así para siempre. Un poco aburrido, así que esperemos el Big Rip. 🙂

Answer 2

Este escenario es la “gran ruptura”, donde la expansión no solo se está acelerando, sino que aumenta en aceleración. En tal caso, los átomos se rompen, y luego los núcleos. Con los núcleos separados en protones y neutrones constituyentes, los neutrones se descomponen en protones, electrones y antineutrinos en aproximadamente 10 minutos.

Con un aumento en la aceleración aún en boga, el confinamiento de los quarks es cuestionado. Los constituyentes de quark de los protones intentan escapar de sus dos compañeros. Esto no puede suceder sin un cambio fundamental en el estado de vacío del espacio. Cuando se extrae un quark del confinamiento, el campo de gluones que mantiene cada quark en el protón se “rompe”, lo que resulta en la creación de un par de quark-antiquark, pero el protón permanece intacto, conservando uno de los quarks generados. El par libre de quark-antiquark, conocido como mesón, también está sujeto a ser destrozado, pero esto también resulta en la producción de otro par de quark-antiquark, otro mesón.

Descubriríamos que cada protón viviría en su propio universo, donde todos los demás protones están sobre el horizonte de eventos causales y serían el centro de una floración de mesones perpetua. Un escenario extraño.