.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
  • holiday.bystrickaya.ru/metodicheskie-ukazaniya-metodicheskie-ukazaniya-po-napisaniyu-kursovih-rabot-kafedra.html
  • znaniya.bystrickaya.ru/radosti-i-trudnosti-moih-pervih-shagov-v-shkole.html
  • zadachi.bystrickaya.ru/men-what-are-we-essay-research-paper.html
  • universitet.bystrickaya.ru/tab2-peredvizhnie-istochniki-zagryazneniya-vozduha-regionalnij-plan-dejstvij-po-ohrane-okruzhayushej-sredi-zagryaznenie-vozduha.html
  • holiday.bystrickaya.ru/metodicheskie-ukazaniya-po-vipolneniyu-i-oformleniyu-nauchno-issledovatelskoj-raboti-specialnosti-260502-tehnologiya-produkcii-obshestvennogo-pitaniya.html
  • doklad.bystrickaya.ru/usta-v-oblastnogo-gosudarstvennogo-byudzhetnogo-obrazovatelnogo-uchrezhdeniya-nachalnogo-professionalnogo-obrazovaniya.html
  • bystrickaya.ru/veksel-vid-cennoj-bumagi-kak-obekt-grazhdanskih-prav-chast-3.html
  • exchangerate.bystrickaya.ru/kometi-i-ih-priroda-chast-2.html
  • lektsiya.bystrickaya.ru/programma-kursa-matematicheskie-metodi-obrabotki-geologicheskoj-informacii.html
  • thesis.bystrickaya.ru/programma-duhovno-nravstvennogo-razvitiya-i-vospitaniya-obuchayushihsya-utverzhdeno.html
  • uchenik.bystrickaya.ru/kriminologiya-chast-6.html
  • ekzamen.bystrickaya.ru/spisok-tem-kursovih-rabot-po-modelirovaniyu-sistem.html
  • shpora.bystrickaya.ru/zakoni-regulirovanie.html
  • notebook.bystrickaya.ru/istoriya-i-predistoriya-socioniki-testi-na-opredelenie-tipa-lichnosti-kvadri.html
  • exchangerate.bystrickaya.ru/graficheskoe-programmirovanie-na-ms-fortran.html
  • institut.bystrickaya.ru/tema-12-finansi-mestnogo-samoupravleniya-uchebno-metodicheskij-kompleks-disciplini-organizaciya-mestnogo-samoupravleniya.html
  • shkola.bystrickaya.ru/psiholingvistika-i-yazikoznanie.html
  • university.bystrickaya.ru/glava-devyatnadcataya-ranenie-lyusi-pervencev-a-a-chest-smolodu-roman.html
  • composition.bystrickaya.ru/organizaciya-vospitatelnoj-raboti-v-shkole-doklad-direktora-mou-gorskaya-srednyaya-obsheobrazovatelnaya-shkola.html
  • doklad.bystrickaya.ru/uchebno-metodicheskij-kompleks-uchebnoj-disciplini-kriminologiya-opd-f-22.html
  • tests.bystrickaya.ru/literatura-po-okkultizmu-nastolko-ogromna-chto-lyuboj-dobrosovestnij-pisatel-mozhet-razdobit-vpolne-dostatochno-materiala-dlya-napisaniya-proizvedeniya-predlagaemogo-vam-tipa-stranica-17.html
  • abstract.bystrickaya.ru/10-sinipa-arnalan-test-tapsirmalari-zharatilistanu-matematika-baiti.html
  • urok.bystrickaya.ru/pravo-protiv-ksenomorfov-metodologiya-protivodejstviya-sbornik-materialov-moskva-2007-bbk-71-01-74-200-53-87-7.html
  • literature.bystrickaya.ru/e-v-voyarzh-kandidat-istoricheskih-nauk.html
  • zadachi.bystrickaya.ru/povestvovanie-o-petre-pervom-o-delah-ego-i-spodvizhnikah-na-severe-po-dokumentam-i-predaniyam-napisano-stranica-7.html
  • learn.bystrickaya.ru/germanskoe-nazvanie-fehu-fehu-stranica-24.html
  • literatura.bystrickaya.ru/s-a-rodionova-2010-g-stranica-3.html
  • control.bystrickaya.ru/e-konomicheskie-aspekti-perehoda-na-spo.html
  • holiday.bystrickaya.ru/obshie-polozheniya-godovoj-otchet-otkritogo-akcionernogo-obshestva-reduktor-pm.html
  • literature.bystrickaya.ru/demograficheskaya-situaciya-v-strane-i-saratovskoj-oblasti.html
  • paragraph.bystrickaya.ru/kto-tam-za-stenkoj-anna-karenina.html
  • letter.bystrickaya.ru/mft-master-file-table-partieiii-rcupration-de-donnes-sur-ntfs-vosstavnolenie-dannih-na-ntfs-razdelah.html
  • literatura.bystrickaya.ru/rezultat-klasterizacii-obrazovatelnih-oblastej-publichnij-doklad.html
  • znaniya.bystrickaya.ru/razdel-0-u-barbosa-est-voprosi-pribil-buhgalterskaya-ekonomicheskaya-ili-normalnaya.html
  • reading.bystrickaya.ru/metodicheskie-rekomendacii-po-organizacii-samostoyatelnoj-raboti-studentov-1-2-kursa-po-discipline-inostrannij-yazik-stranica-3.html
  • © bystrickaya.ru
    Мобильный рефератник - для мобильных людей.