Начало и конец Вселенной - часть 4
.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
  • uchitel.bystrickaya.ru/razdel-11-nalogooblozhenie-nedropolzovatelej-statya-nalogovoe-zakonodatelstvo-respubliki-kazahstan-statya-dejstvie.html
  • ucheba.bystrickaya.ru/programma-mezhdunarodnoj-nauchno-prakticheskoj-konferencii-sovremennie-lazernie-tehnologii-v-hirurgii-i-endoskopii-9-aprelya-2010-g.html
  • prepodavatel.bystrickaya.ru/svedeniya-o-revizionnoj-komissii-obshestva-godovoj-otchet-oao-mrp-o-proizvodstvenno-finansovoj-deyatelnosti-v-2010-godu.html
  • zadachi.bystrickaya.ru/rabota-po-chteniyu-s-detmi-byulleten-peredovogo-opita-novshestv-osvoennih-bibliotekami.html
  • kanikulyi.bystrickaya.ru/zakon-4-vsegda-govori-menshe-chem-kazhetsya-neobhodimim-48-zakonov-vlasti-i-obolsheniya.html
  • tasks.bystrickaya.ru/20102010-g-s-21-tema-stroitelstvo-stroitelen-kontrol.html
  • ucheba.bystrickaya.ru/predlogi-rukovodstvo-po-proiznosheniyu-5-tolchok-6.html
  • doklad.bystrickaya.ru/urok-po-biologii-urok-65-tema-globalnie-ekologicheskie-problemi-sovremennosti.html
  • pisat.bystrickaya.ru/tradicii-yuridicheskogo-obrazovaniya-v-rossii-i-stranah-zapadnoj-evropi.html
  • universitet.bystrickaya.ru/teoreticheskie-i-metodologicheskie-osnovi-racionalnogo-obraza-zhizni-kak-sredstva-povisheniya-effektivnosti-organizacii-upravlencheskogo-truda-chast-4.html
  • laboratornaya.bystrickaya.ru/programma-razvitiya-mou-suhovskaya-srednyaya-obsheobrazovatelnaya-shkola-stranica-2.html
  • zanyatie.bystrickaya.ru/sootnoshenie-chastnogo-i-publichnogo-prava.html
  • textbook.bystrickaya.ru/itogi-gorodskogo-konkursa-detskih-teatralnih-kollektivov-nominaciya-skazka.html
  • tests.bystrickaya.ru/kubok-zdorovya-kak-alternativa-spartakiadi-shkoli-na-uchebnij-god-novouralske-obrazovanie-i-nauka-materiali.html
  • reading.bystrickaya.ru/kto-v-kazani-ne-znaet-zachem-kupil-dom-pamyatnik-press-obzor-rinka-nedvizhimosti-s-07-sentyabrya-po-13-sentyabrya-2011-goda.html
  • essay.bystrickaya.ru/doklad-mou-srednyaya-obsheobrazovatelnaya-shkola-49.html
  • knowledge.bystrickaya.ru/novgorodenergo-budet-realizovivat-na-severo-zapade-proekt-po-snizheniyu-tehnicheskih-i-kommercheskih-poter-elektroenergii-novgorodinform-200905.html
  • lesson.bystrickaya.ru/predposilki-torgovo-ekonomicheskogo-sotrudnichestva-rossijskoj-federacii-i-saudovskoj-araviej.html
  • paragraph.bystrickaya.ru/metodicheskie-rekomendacii-po-izucheniyu-kursa-demografiya.html
  • uchenik.bystrickaya.ru/denezhno-kreditnaya-politika-nacionalnogo-banka-respubliki-kazahstan.html
  • desk.bystrickaya.ru/polozhenie-o-rajonnom-molodezhnom-internet-fotokonkurse-udachnij-kadr-posvyashennogo-vsemirnomu-dnyu-molodezhi.html
  • znanie.bystrickaya.ru/antipatichesk-slovari-spravochniki-tolkovateli.html
  • zanyatie.bystrickaya.ru/obrazci-form-dlya-zapolneniya-pretendentami-na-uchastie-v-konkurse-konkursnayadokumentaci-ya-po-provedeniyu-otkritogo-konkursa.html
  • knowledge.bystrickaya.ru/nauchno-issledovatelskaya-i-proforientacionnaya-rabota-otche-t.html
  • kontrolnaya.bystrickaya.ru/rabochaya-programma-disciplina-mezhdunarodnij-menedzhment-specialnost-080102-mirovaya-ekonomika.html
  • tasks.bystrickaya.ru/2-give-english-equivalents-uchebnoe-posobie-po-razvitiyu-navikov-ustnoj-rechi-dlya-studentov-neyazikovih-vuzov.html
  • obrazovanie.bystrickaya.ru/programma-dlya-poiska-i-proslushivaniya-internet-radiostancij-pozvolyaet-avtomaticheski-sohranyat-na-disk-proigrivaemie-kompozicii-i-zapisivat-ih-na-kompakt-diski-7-zip-23-russkaya-versiya-stranica-3.html
  • letter.bystrickaya.ru/naturalnie-chisla-desyatichnaya-sistema-schisleniya-rimskaya-numeraciya-arifmeticheskie-dejstviya-nad-naturalnimi-chislami-stepen-s-naturalnim-pokazatelem.html
  • thescience.bystrickaya.ru/kamchatskaya-oblast-respublika-bashkortostan.html
  • obrazovanie.bystrickaya.ru/pravila-provedeniya-ispitanij-i-sostyazanij-ohotnichih-sobak-sbornik-normativnih-dokumentov.html
  • institute.bystrickaya.ru/formi-koordinacii-i-vzaimodejstviyapravoohranitelnih-organov-a-a-ter-akopov-d-yu-n-prof.html
  • kontrolnaya.bystrickaya.ru/programmi-turov-variant-1-legendi-drevnosti-nayavu-otezd-gruppi-iz-spb-pribitie-v-velikij-novgorod-vstrecha-s-gidom-na-centralnoj-sennoj-ploshadi-ekskursionnaya-peshehodnaya-programma.html
  • control.bystrickaya.ru/disciplina-finansovoe-pravo-metodicheskie-ukazaniya-dlya-studentov-2-kursa-zaochnogo-otdeleniya-sokrashennie-sroki.html
  • vospitanie.bystrickaya.ru/vvedenie-kniga-nesomnenno-polezna-i-chistim-teoretikam-i-tem-kto-na-praktike-imeet-delo-so-sredstvami-massovoj-informacii.html
  • urok.bystrickaya.ru/portovij-gorod-shanhaj-nadezhda-ionina.html
  • © bystrickaya.ru
    Мобильный рефератник - для мобильных людей.