.RU

Начало и конец Вселенной - часть 4

Хотя в этой теории удается обойти ряд трудностей традиционной теории Большого взрыва, она и сама не свободна от недостатков. Например, трудно объяс­нить, почему, начавшись, раздувание в конце концов прекращается. От этого недостатка удалось освобо­диться в новом варианте теории раздувания, появив­шемся в 1981 году, но в нем тоже есть свои трудности.

Эпоха адронов.

Через 10(-23) с Вселенная вступила в эпоху адронов, или тяжелых частиц. Поскольку адроны участву­ют в сильных взаимодействиях, эту эпоху можно на­звать эпохой сильных взаимодействий. Температура была достаточно высока для того, чтобы образовыва­лись пары адронов: мезоны, протоны, нейтроны и т. п., а также их античастицы. Однако на заре этой эпохи температура была слишком высока, и тяжелые части­цы не могли существовать в обычном виде; они при­сутствовали в виде своих составляющих — кварков. На данном этапе Вселенная почти полностью состоя­ла из кварков и антикварков. Сейчас свободные квар­ки не наблюдаются. Из современных теорий следует, что они попали в «мешки» и не могут их покинуть. Однако некоторые ученые считают, что где-то еще должны остаться кварки, дошедшие до нас из тех дале­ких времен. Возможно, они столь же многочисленны, как атомы золота, но пока обнаружить их не удалось. В соответствии с этой теорией, после того как тем­пература достаточно упала (примерно через 10(-6) с), кварки быстро собрались в «мешки». Такой процесс носит название кваркадронного перехода. В то время Вселенная состояла в основном из мезонов, нейтро­нов, протонов, их античастиц и фотонов; кроме того, могли присутствовать более тяжелые частицы и не­много черных дыр. При этом на каждую частицу при­ходилась античастица, они при соударении аннигили­ровали, превращаясь в один или несколько фотонов. Фотоны же, в свою очередь, могли образовывать пары частиц, в результате чего Вселенная, пока пары рож­дались и аннигилировали примерно с одинаковой ско­ростью, пребывала в равновесном состоянии. Однако по мере расширения температура падала и рождалось все меньше и меньше пар тяжелых частиц. Постепенно число аннигиляции превысило число рождений, и в результате почти все тяжелые частицы исчезли. Если бы число частиц и античастиц было в точности одинаково, то они исчезли бы полностью. На самом деле это не так, и свидетельство тому — наше суще­ствование.

Наконец температура упала настолько, что пары тяжелых частиц уже не могли рождаться. Энергии хватало лишь для образования легких частиц (лептонов). Вселенная вступила в эпоху, когда в ней содер­жались в основном лептоны и их античастицы.

Эпоха лептонов.

Примерно через сотую долю секунды после Боль­шого взрыва, когда температура упала до 100 милли­ардов градусов, Вселенная вступила в эпоху лептонов. Теперь она походила на густой суп из излучения (фотонов) и лептонов (в основном электронов, по­зитронов, нейтрино и антинейтрино). Тогда также на­блюдалось тепловое равновесие, при котором электрон-позитронные пары рождались и аннигилировали примерно с одинаковой скоростью. Но кроме того, во Вселенной находились оставшиеся от эпохи адронов в небольших количествах протоны и нейтроны — примерно по одному на миллиард фотонов. Однако в свободном состоянии нейтроны через 13 мин распа­даются на протоны и электроны, т. е. происходил еще один важный процесс — распад нейтронов. Правда, температура в начале этой эпохи была еще достаточ­но высока для рождения нейтронов при соударении электронов с протонами, поэтому равновесие сохра­нялось. А вот когда температура упала до 30 миллиар­дов градусов, электронам уже не хватало энергии для образования нейтронов, поэтому они распадались в больших количествах.

Еще одно важное событие эпохи лептонов — разде­ление и освобождение нейтрино. Нейтрино и анти­нейтрино образуются в реакциях с участием протонов и нейтронов. Когда температура была достаточно вы­сока, все эти частицы были связаны между собой, а при понижении температуры ниже определенного критического значения произошло их разделение, и все частицы свободно разлетелись в пространство. По мере расширения Вселенной их температура па­дала до тех пор, пока не достигла значения около 2 К. До настоящего времени обнаружить эти частицы не удалось.

Эпоха излучения.

Через несколько секунд после Большего взрыва, когда температура составляла около 10 миллиардов градусов, Вселенная вступила в эпоху излучения. В начале этой эпохи было еще довольно много лепто­нов, но при понижении температуры до 3 миллиардов градусов (порогового значения для рождения пар леп­тонов) они быстро исчезли, испустив множество фо­тонов. В то время Вселенная состояла почти полно­стью из фотонов.

В эпоху излучения произошло событие исключи­тельной важности — в результате синтеза образо­валось первое ядро. Это как раз то событие, которое пытался объяснить Гамов; о нем речь шла раньше. Примерно через три минуты после начала отсчета времени, при температуре около миллиарда градусов, Вселенная уже достаточно остыла для того, чтобы столкнувшиеся протон и нейтрон соединились, обра­зовав ядро дейтерия (более тяжелой разновидности водорода). При соударении двух ядер дейтерия об­разовывались ядра гелия. Так за очень короткое время, примерно за 200 мин, около 25 % вещества Вселенной превратилось в гелий. Помимо того, пре­вращение водорода в гелий происходит в недрах звезд, но там образуется лишь около 1 % всей массы гелия. В эту эпоху возникли также другие элементы: немного трития и лития, но более тяжелые ядра обра­зоваться не могли. Поскольку все, о чем здесь шла речь, естественно, относится к области теории, чита­тель вправе усомниться: а так ли это в действительно­сти? Видимо, да, ведь теория прекрасно согласуется с наблюдениями, поэтому ей можно доверять. Напри­мер, согласно этой теории гелий должен составлять около 25 % вещества во Вселенной, что подтверждает­ся наблюдением.

Фоновое космическое излучение.

Вселенная продолжала расширяться и охлаждаться в течение нескольких тысяч лет. Тогда она состояла в основном из излучения с примесью некоторых частиц (нейтронов, протонов, электронов, нейтрино и ядер простых атомов). Это была довольно тоскливая Все­ленная, непрозрачная из-за густого светящегося тума­на, и в ней почти ничего не происходило. Непрозрач­ность вызывалась равновесием между фотонами и веществом; при этом фотоны были как бы привязаны к веществу. Наконец, при температуре 3000 К в ре­зультате объединения электронов и протонов образо­вались атомы водорода, так что фотоны смогли ото­рваться от вещества. Как раньше нейтрино, так теперь фотоны отделились и унеслись в пространство.

Наверное, это напоминало чудо — густой туман внезапно рассеялся и Вселенная стала прозрачной, хотя и ярко красной, так как температура излучения была еще довольно высока (чуть ниже 3000 К). Но по­степенно она падала — сначала до 1000 К, затем до 100 К и наконец достигла нынешнего значения 3 К.

Существование такого фонового излучения пред­сказал в 1948 году Г. Гамов, но в своих рассуждениях он допустил массу ошибок, как численных, так и смысловых. Несколько лет спустя его студент испра­вил эти ошибки и рассчитал, что температура фо­нового излучения сейчас должна быть около 5 К. Считалось, однако, что это излучение обнаружить не удастся, в частности, из-за света звезд. Вот почему прошло 17 лет, прежде чем фоновое излучение было зарегистрировано.

В начале 60-х годов компания «Белл телефон» по­строила в Холмделе, шт. Нью-Джерси, специальный радиотелескоп для приема микроволнового излуче­ния. Он использовался для обеспечения связи со спутником «Телстар». Двое работавших на нем уче­ных, Арно Пензиас и Роберт Уилсон, решили также исследовать с его помощью микроволновое излучение нашей Галактики.

Однако до начала исследований им нужно было обнаружить и устранить все возможные помехи как от самого телескопа, так и от окружающих наземных источников. Ученые решили поработать на волне 7,35 см, но вскоре обнаружили, что на ней постоянно присутствует какой-то шум. Несмотря на все усилия, избавиться от него не удавалось, хотя вначале ис­следователям казалось, что это не составит труда. Шум так мешал работе, что Пензиас и Уилсон решили проверить, не является ли его источником само небо, Как ни странно, но оказалось, что это так. Куда бы ученые не наводили телескоп, шум не исчезал.


rol-nanotehnologij-v-obshestve-budushego.html
rol-netradicionnih-urokov-v-formirovanii-kommunikativnih-navikov-na-nachalnom-etape-obucheniya-inostrannim-yazikam.html
rol-obsheniya-v-razvitii-lichnosti-podrostka.html
rol-obshestvennogo-mneniya-v-kanun-grazhdanskoj-vojni-v-ssha-chast-7.html
rol-plavleniya-v-strukturoobrazovanii-analogovij-tektonofizicheskij-eksperiment.html
rol-postmodernizma-v-kulture-20-veka.html
  • upbringing.bystrickaya.ru/konkurs-prizvan-stimulirovat-tvorcheskuyu-aktivnost-uchashihsya-i-studentov-v-odnom-iz-vazhnejshih-vidov-vospitaniya-molodih-muzikantov-ovladenii-igroj-na-fortepiano.html
  • holiday.bystrickaya.ru/o-malchike-kotorij-umel-letat-ili-put-k-svobode-stranica-29.html
  • znaniya.bystrickaya.ru/rabochaya-programma-pedagogicheskaya-psihologiya-specialnost-030301-65-020400-psihologiya-kaliningrad.html
  • zadachi.bystrickaya.ru/nalogooblozhenie-malogo-biznesa-v-razlichnih-stranah.html
  • ekzamen.bystrickaya.ru/smi-regionalnaya-pressa-16-06-2009-mediaset-vsya-rossiya-novosti-regionov.html
  • kanikulyi.bystrickaya.ru/vvedenie-v-psihologiyu-lekciya-psihicheskie-yavleniya-i-zhiznennie-processi.html
  • zadachi.bystrickaya.ru/obraz-carya-ivano-groznogo-v-pesne-pro-kupca-kalashnikova-myu-lermontova.html
  • crib.bystrickaya.ru/indeks-potrebitelskih-cen-na-prodovolstvennie-tovari-vklyuchaya-alkogol.html
  • reading.bystrickaya.ru/konvenciya-o-likvidacii-vseh-form-diskriminacii-v-otnoshenii-zhenshin.html
  • shpargalka.bystrickaya.ru/vliyanie-rechevoj-tonalnosti-na-evolyuciyu-intonacionnogo-stroya-yazika-eksperimentalno-foneticheskoe-issledovanie-na-materiale-anglijskogo-nemeckogo-i-russkogo-yazikov-stranica-3.html
  • paragraph.bystrickaya.ru/konspekti-individualnih-logopedicheskih-zanyatijs-detmi-so-stertoj-dizartriej.html
  • notebook.bystrickaya.ru/harkov-ul-girshmana-4-telefon-057-752-10-70.html
  • lesson.bystrickaya.ru/programma-po-russkomu-yaziku-5-9klassi-1-stranica-2.html
  • tetrad.bystrickaya.ru/uchebno-metodicheskij-kompleks-po-discipline-case-sredstva-proektirovaniya-informacionnih-sistem.html
  • obrazovanie.bystrickaya.ru/pravila-ustrojstva-i-bezopasnoj-ekspluatacii-truboprovodov-para-i-goryachej-vodi-pb-10-573-03-sm-takzhe-p-17.html
  • textbook.bystrickaya.ru/gosudarstvennij-obrazovatelnij-standart-visshego-professionalnogo-pedagogicheskogo-obrazovaniya-19-struktura-podgotovki-pedagogicheskih-rabotnikov.html
  • tests.bystrickaya.ru/metodicheskie-rekomendacii-po-provedeniyu-gosudarstvennoj-akkreditacii-obrazovatelnih-uchrezhdenij-orlovskoj-oblasti-orel-2009-stranica-18.html
  • occupation.bystrickaya.ru/o-strukture-literaturnogo-teksta.html
  • institute.bystrickaya.ru/glava-3pravovie-i-eticheskie-osnovi-otnoshenij-s-obshestvennostyu-upravlenie-obshestvennimi-otnosheniyami.html
  • knowledge.bystrickaya.ru/monitoring-smi-rf-po-pensionnoj-tematike-2-noyabrya-2010-goda.html
  • pisat.bystrickaya.ru/ssha-tur-vsya-amerika-nyu-jork-filadelfiya-vashington-orlando-majami-las-vegas-los-anzheles-zaezd-i-24-12-10-02-01-11-21-01-11-11-02-11-04-03-11-18-03-11.html
  • zadachi.bystrickaya.ru/metodi-raskrashivaniya-poverhnostej-metod-guro-fonga-trassirovka-luchej-prelomlenie-sveta.html
  • bukva.bystrickaya.ru/nekrasov-nikolaj-alekseevich-2.html
  • notebook.bystrickaya.ru/ilin-gv-konferencii-po-sozdaniyu-programmi-mezhdunarodnogo-polyarnogo-desyatiletiya-4-7-oktyabrya-2010-g.html
  • predmet.bystrickaya.ru/respublika-hakasiya-s-maya-2010-goda-po-aprel-2011-goda.html
  • spur.bystrickaya.ru/literatura-25-poyasnitelnaya-zapiska-programma-obsheobrazovatelnoj-uchebnoj-disciplini-informatika.html
  • thescience.bystrickaya.ru/hristianstvo-segodnya-kniga-enciklopedicheskogo-soderzhaniya-vobravshaya-v-svoi-500-stranic-informaciyu-pochti-obo-vseh.html
  • kanikulyi.bystrickaya.ru/zakona-kemerovskoj-oblasti-ot-26-12-2009-136-oz-ob-organizacii-i-obespechenii-otdiha-i-ozdorovleniya-detej.html
  • letter.bystrickaya.ru/nalogovoe-zakonodatelstvo-doklad-osostoyanii-i-perspektivah-razvitiya.html
  • college.bystrickaya.ru/3-nauka-kabbala-i-ee-sut-metodika-izucheniya-kabbali-11-vozdejstvie-kabbalisticheskih-tekstov-11-kratkoe-opisanie.html
  • paragraph.bystrickaya.ru/kontrolnaya-rabota-1-po-kursu-doshkolnaya-pedagogika.html
  • nauka.bystrickaya.ru/uchyonij-i-praktik-polkovnik-medicinskoj-sluzhbi-zapasa-uchastnik-likvidacii-mediko-sanitarnih-posledstvij-avarij-na-himicheski-opasnih-obektah-i-navodnenij-v-dal-stranica-17.html
  • predmet.bystrickaya.ru/specialnaya-chast-voprosi-i-programma-vstupitelnogo-ekzamena-v-klinicheskuyu-ordinaturu-po-programme-infekcionnie-bolezni.html
  • esse.bystrickaya.ru/programma-uchebnoj-disciplini-nemeckij-yazik-v-sfere-yurisprudencii.html
  • thesis.bystrickaya.ru/pravila-pozharnoj-bezopasnosti-dlya-predpriyatij-i-organizacij-gazovoj-promishlennosti-vppb-01-04-98.html
  • © bystrickaya.ru
    Мобильный рефератник - для мобильных людей.