Около 15 млрд. лет назад в первое
мгновение Большого Взрыва Вселенная
была сверхплотной и сверхгорячей,
существовало единственное объединенное
взаимодействие и частицы - прародители
тех элементарных частиц, которые мы знаем.
По мере расширения и остывания Вселенная
достигла стадии, когда сильное и слабое
взаимодействие разделились. Возраст
Вселенной был равен 10 -35
с, а температура достигла 1027К;
образовались кварки. Происходила аннигиляция
частиц с античастицами, в результате
которой “выживают” в основном фотоны
и нейтрино. Количество вещества ненамного
превосходило количество антивещества.
Когда плотность частиц стала достаточно
малой, кварки стали объединяться в протоны,
нейтроны, другие частицы. Это произошло
спустя 10-5 с. “Выжившие” протоны
и нейтроны соединились в ядра гелия, а
затем вместе с электронами образовали
атомы гелия. Через 3 минуты дело было сделано:
образовалась большая часть ядер гелия,
существовавших во Вселенной. На каком-то
этапе расширения Вселенной (~106 лет) вещество
и излучение разделились, и в дальнейшем
их охлаждение происходило независимо.
Фотоны к этому времени уже не имели достаточной
энергии, чтобы вызывать разрушение атомов;
почти не оставалось и свободных электронов,
с которыми они могли бы сталкиваться.
Расчеты показали, что излучение, которое
сохранилось во Вселенной от тех первых
стадий эволюции Вселенной (реликтовое
излучение) должно иметь температуру примерно
нескольких градусов Кельвина. Открытие
Пензиасом и Вильсоном этого излучения
рассматривается, как одно из убедительных
подтверждений модели Большого Взрыва.
Основные этапы эволюции Вселенной, соответствующие
стандартной космологической модели,
систематизированы в табл.17.2.
Таблица 17.2
Время |
Событие |
Темпе-
ратура,
К |
Характерная
энергия |
| 10-45
с |
?- Сильные эффекты
квантовой
гравитации |
1032 |
1019ГэВ |
| 10-35с |
Синтез кварков
- установилось преобладание вещества
над антивеществом |
1027 |
1014 ГэВ |
| 100 с |
Ядерный синтез
- создание гелия и дейтерия |
109 |
10-4 ГэВ=
0,1 МэВ
|
| 106
лет |
Разъединение
фотонов и вещества - возникновение
космического фонового излучения |
103 |
10-10 ГэВ=
0,1 эВ |
| 1010
лет (наше
время) |
Возникновение
галактик, звезд и нас самих |
3 10-3-10-4эВ
эти значения
присущи реликтовому излучению, но не
характеризуют однородную температуру
во Вселенной.
|
| 10 31±
2
лет |
Распад всей
материи?
|
|
Знаки
вопроса в табл.2 (первой и последней
строках) означают: а) квантовая теория
гравитации еще не построена; б) идея Сахарова
о том, что распад (нестабильность) свободного
протона мог бы объяснить преобладание
материи над антиматерией, экспериментально
пока не подтверждена.
В конце этого параграфа разумно процитировать
следующее: “смелость выдвигаемых гипотез
не должна заслонять от нас скромность
наших достижений в познании мира”.
В заключение следует отметить,
что тема, связанная с описанием
современной физической картины
мира, конечно обширна и многообразна.
И чтобы полнее представить ее, следует
обратиться к таким, например, научным
и научно-популярным книгам: А.Б. Мигдал
“Поиски истины”. Москва, Молодая гвардия,1983
г.; Л.Б. Окунь “ Элементарное введение
в физику элементарных частиц”. Москва,
Наука, 1985 г.; “Фундаментальная структура
материи”. Под ред. Дж. Малви. Пер. с анг.
Москва, Мир,1984 г.; М. Клайн ”Математика.
Поиск истины”. Пер. с анг. Москва, Мир,1988
г.; С. Хокинг “От большого взрыва до черных
дыр: краткая история времени”. Пер. с
англ. Москва, Мир, 1990 г. и обзорам в журнале
“Успехи физических наук”. Античастицы;
физический вакуум; планковские длина,
масса и время, CGh - физика, антропный
принцип и представление о суперструнах;
концепция времени - вот перечень того,
что не удалось включить в эту лекцию.