Τα μαγνητικά μονόπολα
Τι υπήρχε πριν το Big Bang;

Οι μαγνήτες εμφανίζονται μόνο με δύο πόλους, και το γεγονός αυτό κάτι σημαίνει για τις πρώτες στιγμές του Σύμπαντος.

Το Big Bang (μεγάλη έκρηξη) άρχισε με μία πολύ θερμή, ακτινοβολία που γέμιζε όλο το Σύμπαν. Αλλά πως εξελίχθηκε με αυτό τον τρόπο; Η ερώτηση του πως το Big Bang ξεκίνησε είναι μόνο μία από τις ερωτήσεις που προκαλούνται από το σενάριο της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας (Standard μοντέλο).
Υπάρχουν όμως πλήθος ιδιοτήτων του ορατού Σύμπαντος που δεν εξηγούνται εύκολα με το σενάριο αυτό, αλλά χρειάζεται κάποιο άλλο μοντέλο για την εξήγηση τους.

Έτσι στο  Standard μοντέλο υπάρχουν πολλά αναπάντητα κοσμολογικά ερωτήματα:
Γιατί το Σύμπαν είναι ομογενές;
Πως εξελίχθηκαν με παρόμοιο τρόπο τα αντιδιαμετρικά σημεία του Σύμπαντος (πρόβλημα του ορίζοντος); Γιατί το Σύμπαν είναι σχεδόν επίπεδο;
Γιατί όλοι οι γαλαξίες είναι περίπου ίδιοι (smoothness problem) και τέλος
Τι έγιναν τα μονόπολα;

Το πρόβλημα των μαγνητικών μονόπολων

Έτσι ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα σήμερα με το Big Bang είναι τα μαγνητικά μονόπολα. Κανονικά, καθώς γνωρίζουμε, οι μαγνήτες εμφανίζονται με δύο πόλους. Και να κοπεί στη μέση άπειρες φορές πάλι θα εμφανίζει δύο πόλους.
Το μαγνητικό μονόπολο όμως που είναι μαγνήτης με ένα πόλο δεν εμφανίζεται πουθενά. Γιατί; Γιατί τα φορτία εμφανίζονται και κατά ζεύγη και κατά μόνα τους, ενώ οι μαγνητικοί πόλοι όχι;
Το πρόβλημα τίθεται γιατί το Standard μοντέλο δέχεται ότι τα μαγνητικά μονόπολα θα μπορούσαν να υπάρχουν, και στο Big Bang (αρχικά στάδια του σύμπαντος) θα μπορούσαν να παραχθούν αρκετά από αυτά.

Το μοντέλο του πληθωριστικού Σύμπαντος

Το παρελθόν του Σύμπαντος που προβλέπει το Standard μοντέλο της Γενικής θεωρίας Σχετικότητας, είναι διαφορετικό από αυτό που προβλέπει ένα νέο μοντέλο που αναπτύχθηκε το 1980 από τον Alan Guth του MIT, το 'πληθωριστικό μοντέλο'. Σε αυτό το μοντέλο προβλέπονται 10⁷⁸ περιοχές που δημιούργηθηκαν τη χρονική στιγμή   10^-35 sec μετά το Big Bang!  Μια από τις περιοχές αυτές σχημάτισε το γνωστό μας Κόσμο.

Η κοσμολογική θεωρία του πληθωριστικού Σύμπαντος αναπτύχθηκε κατά ένα μέρος για να λύσει και το πρόβλημα των μονόπολων.  Η βασική του ιδέα είναι οτι την χρονική στιγμή 10^-35 sec από τη μεγάλη έκρηξη που η θερμοκρασία του έφτανε  10²⁷ Κ και οι διαστάσεις του περίπου 10cm, σπάει η συμμετρία (και η  ενοποίηση) μεταξύ των ισχυρών δυνάμεων με τις ηλεκτρασθενείς και το σύμπαν αλλάζει φάση. Σαν να έγινε μετατροπή φάσης ενός υγρού σε στερεό.
Το πληθωριστικό μοντέλο δέχεται ότι την χρονική στιγμή 10^-35 sec και για 10^-32 sec το σύμπαν πέρασε από την πληθωριστική του φάση (η διαστολή του έγινε τότε κατά εκθετικό τρόπο) σε μια φάση που οι γραμμικές διαστάσεις του σύμπαντος μεγαλώνουν τρομερά, τουλάχιστον κατά 10²⁶ φορές!

Την εποχή λοιπόν αυτή μετά τα 10^-35 sec, οι κβαντικές διακυμάνσεις με ένα ειδικό τρόπο του κβαντικού πεδίου, οδήγησαν το σύμπαν να διασταλεί τόσο γρήγορα που η πυκνότητα των μονόπολων που παρήχθησαν στην αρχή του Big bang ελαττώθηκε τόσο, ώστε να μην βλέπουμε πια κανένα μονόπολο μέσα στο ορατό μας Σύμπαν.

Είναι γεγονός πως το πληθωριστικό κοσμολογικό μοντέλο είναι ένα ενεργό πεδίο με πολλά άλυτα προβλήματα. Γίνονται όμως τώρα πειράματα που προσανατολίζονται στην ανίχνευση μαγνητικών μονόπολων, και ό,τι πληροφορίες θα μαθαίνουμε από αυτά τα πειράματα θα μας δώσουν γνώση για το τι έγινε τις πρώτες στιγμές του Big Bang.