Элементы космологии



Скачать 497.1 Kb.
страница10/11
Дата05.05.2018
Размер497.1 Kb.
ТипКурс лекций
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11
8. История Вселенной

Проследим за основными событиями и процессами, которые протекали во Вселенной от самых ранних этапов и вплоть до настоящего времени. Классифицировать различные процессы позволяет формула (2.36) , связывающая температуру со временем. Перепишем ее, выразив время t:



. (2.51)

1) (1019 ГэВ)  пороговая энергия суперобъединения: . В этот момент времени происходит отщепление гравитационного взаимодействия.

2) (1014 ГэВ)  пороговая энергия Великого объединения . Сильное взаимодействие отщепляется, и осуществляются три взаимодействия: гравитационное, сильное и электрослабое. Во Вселенной присутствует смесь всех фундаментальных частиц. Непрерывно рождается и аннигилируют пары частицы  античастицы. Причем количество частиц и античастиц в точности равно друг другу. В дальнейшем с понижением температуры сверхтяжелые бозоны  переносчики сил Великого объединения  распадаются, производя кварки и лептоны. При этом процесс распада бозонов и их античастиц оказывается несколько несимметричным. В результате появляется барионный заряд, отличный от нуля, то есть избыток частиц над античастицами. В ходе расширения частицы и античастицы впоследствии аннигилируют, превратясь в конечном итоге в фотоны и нейтрино, а избыток барионов остается в виде обычного вещества. На этом пути решается проблема зарядовой асимметрии Вселенной.

Заметим еще, что эти температуры слишком велики для того, чтобы кварки могли образовывать связанные системы.

3) (102 ГэВ)  пороговая энергия электрослабого объединения: . Во Вселенной осуществляются все четыре взаимодействия.

4) T ~ mpc2/k ~ 1013 К (1 ГэВ)  энергия покоя протона: t4 ~ 10-6 с. К концу этого периода, который называется адронной эрой, кварки объединяются в ядерные частицы  барионы и мезоны**. Все частицы с массами порядка и больше массы нуклонов проаннигилировали со своими античастицами и далее уже не рождаются. От этой эпохи остается избыток барионов над анти-барионами, остаются электроны, позитроны, фотоны и нейтрино. Поскольку фотоны, а также нейтрино рождаются в процессе аннигиляции пар, то небольшой избыток вещества над антивеществом (в относительных единицах ~ 108) приведет к тому, что отношение числа фотонов n к числу барионов nb должно быть n/nb ~ 108. Так объясняется происхождение этого большого числа.

5) T ~ mec2/k ~ 5109 К (0.5 MэВ)  энергия покоя электрона: t5 ~ 10 слептонная эра. К концу этой эпохи аннигилируют электрон  позитронные пары. Далее они уже не рождаются. В этот же период в реакциях слабых взаимодействий устанавливается определенное соотношение между количеством протонов и нейтронов. Начинается синтез первых элементов  гелия и дейтерия (подробности в следующей главе).

В середине лептонной эры замедляются процессы с нейтрино. Нейтринный газ отрывается от вещества и в дальнейшем свободно расширяется вместе со Вселенной. Современная температура реликтовых нейтрино должна быть  2 К. Однако наблюдения их  чрезвычайно сложная задача.

6) t6 ~ 100 с  идет космологический нуклеосинтез. Формируется гелий (~ 30 % по массе), а также дейтерий.

7) T ~ 3103 К (красное смещение z  1100) эра радиационно-доминированной плазмы: t7 ~ 3.5105 лет ~ 1013 с. К концу этой стадии происходит рекомбинация водорода. Фотоны отрываются от вещества  момент "рождения" реликтового излучения.

Несколько раньше, при t ~ 104 лет ~ 31011 с, вещество становится превалирующим по массе над излучением. Последующие стадии называются эрой вещества.

8) t8 ~ 109 лет ~ 31016 с (z  45). Приблизительно к этому моменту времени сформировались первые структурные образования. Так, наиболее далекие квазары имеют указанное красное смещение.

9) t9 ~ 7109 лет ~ 1017 с. Сформировалась Солнечная система.

Различные моменты времени и соответствующие им процессы указаны на оси времени на рис. 35.



Каталог: web
web -> Литература Древняя Русь в «Слове о полку Игореве»
web -> Рабочая программа специальность 351500 математическое обеспечение и администрирование информационных систем статус дисциплины
web -> Проблемы становления и развития социального диалога на региональном уровне
web -> Форум образовательных инициатив национальный наблюдательный центр юневок центр кыргызстан
web -> Социальное партнерство в России: специфика или подмена понятий? Термины «социальное партнерство»
web -> История философии тема Философия как наука: предмет, социальная роль и место в культуре


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11


База данных защищена авторским правом ©znate.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница