Эволюция Вселенной

Всю историю нашей Вселенной в виде схемы иллюстрирует рис.7.1.

Рисунок7.1.

1. Вселенная началась с бесконечно высокой температуры T и плотности в сингулярности Большого взрыва. (космологи́ческая сингуля́рность — состояние Вселенной в начальный момент Большого Взрыва, характеризующееся бесконечной плотностью и температурой вещества).

2. По мере расширения Вселенная температура (Т) и интенсивность излучения падали.

3. Через 0,01 сек после БВ - Т ~100 млрд град. Вселенная наполнена в основном фотонами, электронами, нейтрино, а также некоторым количеством протонов p⁺ и нейтронов n⁰.

4. Через 3 мин - Т ~ 1 млрд град. Протоны p⁺ и нейтроны n⁰ стали образовывать гелий, изотопы водорода и другие легкие элементы

5. Сотни тысяч лет спустя Т снизилась до нескольких тысяч град. Электроны замедлились до такой степени, что легкие ядра смогли захватывать их, образуя атомы.

6. Более тяжелые элементы, из которых мы состоим, образовались лишь миллиарды лет спустя в результате горения гелия в ядрах звезд.

Эту картину Вселенной впервые описал физик Георгий Гамов в 1948г. в статье, написанной совместно с Ральфом Альфредом. Было сделано предсказание, что излучение той очень горячей эпохи и сегодня все еще вокруг нас. Предсказание ученых подтвердились в 1965 г., когда физики Арно Пензиас и Роберт Вильсон зарегистрировали космическое фоновое микроволновое излучение.

Реликтовое или космическое микроволновое фоновое излучение –космическое электромагнитное излучение с высокой степенью изотропности и со спектром, характерным для абсолютно чёрного тела с температурой 2,725 К. Это излучение высвободилось в момент образовании атомов водорода. До этого излучение было заперто в веществе, в том, что тогда оно из себя представляло — плотной горячей плазме.

Этапы эволюции Вселенной отражены в табл. 7.2.

Таблица 7.2

Эволюция Вселенной

		Сингулярность Большого взрыва	Планковская эпоха- неизвестные законы физики
	10^-43с	Эпоха Теории великого объединения (ТВО)	Баланс вещества и антив-ва склоняется в пользу в-ва
	10^-35с	Эпоха электрослабого взаимодействия	Населена кварками и антикварками
	10^-10 с	Эпоха адронов и лептонов	Кварки связываются в протоны, нейтроны, мезоны и др.б.
	1 с	Электроны и позитроны аннигилируют друг с другом	Нейтрино отделяется от вещества
	3 мин	Вещество и излучение связаны	Протоны и нейтроны объединяются в ядра дейтерия, гелия и лития
	300 000 лет	Разделение вещества и энергии	Вселенная становится прозрачной для фонового космического излучения
	1 млрд лет	Скопления вещества формируют квазары, звезды и протогалактики	Звезды начинают синтезировать более тяжелые ядра
	›5 млрд лет	Образуются новые галактики и планетные системы вокруг звезд. Атомы связываются в сложные белковые молекулы

Теория «великого объединения»

Как предполагают, в момент БВ действовало единое взаимодействие, которое разделилось на четыре в первые мгновения существования нашего Мира:

1) сильное

2) электромагнитное

3) слабое

4) гравитационное

Согласно новейшим теориям, взаимодействие происходит благодаря переносу частицы-носителя взаимодействия между взаимодействующими частицами. Например, электромагнитное взаимодействие между двумя электронами происходит в результате переноса фотона между ними. Природа гравитационного взаимодействия пока точно неизвестна, предположительно оно происходит в результате переноса гипотетических частиц гравитонов.

Примерная хронология основных этапов эволюции Вселенной дана в табл.7.3.

Таблица 7.3.

Большой взрыв -13,7 млр.лет

Время после Большого взрыва, лет	Событие	Время от сегодняшнего момента, лет
400 тыс.	Космическое микроволновое реликтовое излучение	~13,7 млрд.
380 тыс.-150 млн.	Темные века Вселенная непрозрачна для света	13,55 млрд.
400 млн.	Первые звезды	12,7 млрд.
1 млрд.	Первые галактики
8,7 млрд.	Формирование Солнечной системы	~13,7 млрд.

Теоретическая судьба Вселенной зависит от процесса расширения Вселенной:

- будет ли он бесконечно долго ускоряться

- или скорость его расширения будет постоянной на протяжении значительного времени

- или же в какой-то момент Вселенная начнет сжиматься

Ход расширения в общем случае зависит

– от значений космологической постоянной Λ,

– кривизны пространства k

– уравнения состояния P(ρ)

Дата добавления: 2014-01-06