ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.02.2021
Просмотров: 2706
Скачиваний: 2
Эволюция
Эволюция
Вселенной
Вселенной
Большой
Большой
Взрыв
Взрыв
Наблюдения
,
лежащие
в
обосновании
теории
Большого
Взрыва
.
1.
Расширение
Вселенной
.
Определив
лучевые
скорости
галактик
по
наблюдаемому
доплеровскому
смещению
спектральных
линий
,
Хаббл
в
1929
г
.
установил
,
что
вплоть
до
расстояния
6
млн
.
световых
лет
галактики
удаляются
со
скоростями
v
,
пропорциональными
расстоянию
R
до
них
.
v H R
= ⋅
.
Коэффициент
H
называется
постоянной
Хаббла
.
км
71
с
×
МПарсек
H
=
2.
Реликтовое
излучение
.
В
1964
г
.
Р
.
Пензиас
и
А
.
Вильсон
,
измеряя
угловое
радиоизлучение
нашей
Галактики
,
обнаружили
излучение
,
интенсивность
и
спектр
которого
соответствовали
излучению
абсолютно
черного
тела
с
температурой
~3 K.
Это
излучение
,
названное
реликтовым
излучением
,
осталось
от
первоначально
горячей
Вселенной
.
Плотность
реликтового
излучения
составляет
550
млн
.
фотонов
в
1
м
3
.
3.
Распространенность
химических
элементов
.
Вселенная
на
90% (
по
числу
ядер
)
состоит
из
водорода
.
Около
9%
составляет
4
He.
Все
остальные
элементы
в
сумме
составляют
1%.
Соотношение
между
содержанием
водорода
и
гелия
сильно
зависит
от
температуры
Вселенной
и
от
плотности
фотонов
,
так
как
фотоны
с
энергией
несколько
МэВ
,
сталкиваясь
с
ядрами
,
разваливают
их
на
протоны
и
нейтроны
.
Объяснение
синтеза
гелия
в
первоначально
горячей
Вселенной
позволило
предсказать
необходимость
существования
реликтового
излучения
.
Соотношение
между
содержанием
водорода
и
гелия
позволяет
определить
температуру
Вселенной
,
при
которой
эффективно
происходил
дозвездный
нуклеосинтез
.
Эта
температура
составляла
~10
9
K
Первые
Первые
секунды
секунды
жизни
жизни
Вселенной
Вселенной
Планковский
момент
t
п
~ 10
-43
с
.
Вплоть
до
этого
момента
все
четыре
фундаментальных
взаимодействия
(
гравитацион
-
ное
,
слабое
,
электромагнитное
и
сильное
)
объединены
в
единое
универсальное
суперсимметричное
взаимодействие
.
Планковский
момент
является
комбинацией
трех
фундаментальных
констант
—
G
(
гравитационная
постоянная
), (
постоянная
Планка
)
и
c
(
скорость
света
):
5 1/ 2
43
п
(
/ )
10 c
t
G c
−
=
≈
.
Планковскому
моменту
соответствует
планковский
масштаб
расстояний
(
планковская
длина
)
3 1/ 2
33
п
( / )
10 c
м
L
G c
−
=
≈
,
планковская
энергия
5
1/ 2
19
п
( / )
10
ГэВ
E
c G
=
≈
и
температура
T
п
≈
10
32
K
.
При
t
<
t
п
условия
настолько
необычны
,
что
к
ним
не
применимы
привычные
представления
о
пространстве
и
времени
.
Единое
непрерывное
пространство
-
время
распадается на
кванты
.
В
пределах
планковских
масштабов
возникают
своеобразные
флуктуации
пространства
и
времени
—
квантовый
хаос
.
После
планковского
момента
(
t
>
t
п
)
единое
суперсимметричное
поле
распадается
и
от
него
отделяется
гравитационное
взаимодействие
.
Первые
Первые
секунды
секунды
жизни
жизни
Вселенной
Вселенной
Интервал
времени
10
-43
–10
-36
с
соответствует
эпохе
Великого
объединения
трех
взаимодействий
–
слабого
,
электромагнитного
и
сильного
.
Составляющими
Вселенной
в
этот
период
являются
все
известные
фундаментальные
частицы
—
кварки
,
лептоны
и
переносчики
взаимодействий
—
векторные
бозоны
,
включая
глюоны
,
фотоны
и
переносчики
сил
Великого
объединения
: X -
и
Y -
бозоны
.
Момент
10
-36
с
отвечает
концу
Великого
объединения
.
При
этом
отделяется
сильное
взаимодействие
.
Концу
Великого
объединения
соответствуют
температура
T
~ 10
28
K,
характерные
энергии
частиц
10
15
ГэВ
и
масштаб
расстояний
10
-29
см
.
Концу
электрослабого
объединения
соответствуют
температура
T
= 10
15
K,
энергии
частиц
~
100
ГэВ
,
масштабы
расстояний
10
-16
см
.
В
результате
аннигиляции
и
распада
X-
и
Y-
бозоны
и
их
античастицы
при
t
> 10
-36
с
исчезают
.
Время
после
Большого
Взрыва
, c
Характерные
температуры
,
K
Характерные
расстояния
,
см
Этап
/
Событие
< 10
−
43
> 10
32
< 10
−
33
Квантовый
хаос
.
Суперсимметрия
(
объединение
всех
заимодействий
)
10
−
43
10
32
10
−
33
Планковский
момент
.
Отделение
гравитационного
взаимодействия
10
−
43
–
10
−
36
10
32
- 10
28
10
−
33
-
10
−
29
Великое
объединение
электрослабого
и
сильного
взаимодействий
10
−
36
10
28
10
−
29
Конец
Великого
объединения
.
Разделение
сильного
и
электрослабого
взаимодействий
10
−
10
10
15
10
−
16
Конец
электрослабого
объединения
Адронная
Адронная
эра
эра
Период
эволюции
Вселенной
,
когда
энергии
фотонов
были
достаточны
для
рождения
пар
адрон
-
антиадрон
,
носит
название
адронной
эры
.
Она
начинается
при
t
= 10
-10
с
и
заканчивается
к
10
-4
с
.
Вначале
вещество
имело
высокую
температуру
и
находилось
в
состоянии
кварк
-
глюонной
плазмы
.
К
10
-6
с
Вселенная
охладилась
до
T
= 10
13
K,
поэтому
стало
возможным
слияние
кварков
в
адроны
.
Произошел
кварк
-
адронный
фазовый
переход
с
образованием
адронов
и
антиадронов
,
интенсивно
взаимодействующих
между
собой
.
Основными
составляющими
Вселенной
в
это
время
наряду
с
лептонами
и
γ
-
квантами
становятся
–
нуклоны
,
резонансы
,
гипероны
,
их
античастицы
и
продукты
распада
тяжелых
частиц
–
π
-
и
K-
мезоны
.
Помимо
распадов
частиц
основными
процессами
,
идущими
на
самых
ранних
этапах
горячей
Вселенной
,
являются
рождение
γ
-
квантами
пар
частица
-
античастица
и
аннигиляция
пар
,
вновь
приводящая
к
образованию
γ
-
квантов
.
В
состоянии
термодинамического
равновесия
прямой
и
обратный
процессы
идут
с
одинаковой
скоростью
и
плотность
частиц
и
античастиц
близка
к
плотности
γ
-
квантов
.
Основные
реакции
,
происходившие
во
Вселенной
в
этот
период
:
частицы
+
античастицы
<=>
γ
-
кванты
.
В
горячей
Вселенной
было
примерно
одинаковое
количество
частиц
,
античастиц
и
γ
-
квантов
.
В
этот
период
Вселенная
была
непрозрачна
для
γ
-
квантов
и
реакции
образования
пар
частица
-
античастица
и
γ
-
квантов
доминировали
.
Конец
адронной
эры
наступает
тогда
,
когда
энергия
излучения
становится
меньше
массы
покоя
самого
легкого
адрона
—
π
-
мезона
.
В
начале
адронной
эры
плотность
вещества
достигала
10
25
г
/
см
3
,
т
.
е
.
на
много
порядков
превышала
плотность
ядерной
материи
(10
14
г
/
см
3
).
К
концу
адронной
эры
температура
снизилась
до
10
12
K,
плотность
вещества
во
Вселенной
упала до
10
14
г
/
см
3
.