Ноя
11

Big Bang (Большой взрыв) - IV




  • Безымянный 27625

  • Ближний Востк - дело тонкое! (март 2009) - Set #13 - Назарет (часть 1-я).


  • Время от 10E-5 секунд до 3 минут – Первичный нуклеосинтез. Температура от 10E+11 до 10E+8 градусов. В то время уже начинает нарушатся симметрия и появляется своего рода структура - в быстро охлаждающейся, вследствие расширения, Вселенной, становится возможным слияние кварков в группы, (по три, в наиболее устойчивое состояние) с образованием одинакового количества протонов и нейтронов. Как мы уже знаем протон не фундаментален, а состоит из 3 кварков – из 2 (up) верхних и 1 (down) нижнего кварка (нейтрон имеет 1 верхний и 2 нижних кварка). Нейтрон относительно нестабилен и в свободном состоянии быстро распадается на протон, но протон считается устойчивой частицей (или по крайней мере с периодом полураспада 10Е+35 лет).

    В менее чем через одну секунду после Большого Взрыва, стали возможны 2 реакции: протон взаимодействовал с электроном и получался нейтрон и нейтрино, а так же нейтрон мог взаимодействовать с позитроном и получался протон и антинейтрино. Таким образом отношение протонов и нейтронов в ранней Вселенной было один к одному (термальное равновесие). Далее с опусканием температуры, одни реакции стали медленее и отношение протонов и нейтронов «стабилизировалось» на 1:6. После одной секунды, единственная реакция – реакция бета-распада стала изменять количество нейтронов (так как время полураспада свободного нейтрона 615 секунд). Без дополнительных реакций, чтобы сохранить нейтрон в связном состоянии с протоном, все нейтроны распались бы на протоны, электроны и анти-нейтрино. Таким образом во Вселенной смог бы существовать только чистый водород. Однако реакция образования ядра Дейтерия (один протон и один нейтрон) могла лишь вступить в силу где-то примерно через 100 секунд после Большого Взрыва. Тогда нейтроны стали сливаться с протонами в ядра дейтерия (дейтероны). К тому моменту отношение протонов и нейтронов было уже 1 к 7. После образования дейтерона, началось образование ядер гелия - к дейтерону стали прилипать дополнительные нейтроны и протоны. Но пока еще слишком горячо, чтобы электроны заняли свои орбиты вокруг этих ядер, поэтому существуют пока лишь ядра. Этот синтез закончился, когда все дейтроны преобразовались в более стабильные тяжелые ядра и таким образом почти все нейтроны Вселенной оказались связаными в ядрах гелия, который составляет уже 25% от всей барионной массы. В итоге получилось изобилие ядер водорода, ядер гелия и совсем немного ядер лития. На данном графике можно увидеть относительную плотность более тяжелых ядер, чем водород (в таком отношении находились ядра в ранней вселенной):

    Вселенной уже несколько минут от роду, но в ней все еще слишком высокая температура для образования стабильных ядер атомов. Электроны все еще находятся в свободном состоянии и, взаимодействуя с фотонами, мешают свободному распространению света. Вселенная непрозрачна.

    Время 300000 лет – Эра нуклеосинтеза. Температура 6000 градусов. Температура опускается до предела существования стабильных атомов и электроны соединяются ядрами элементов, формируя атомы водорода, гелия и лития. Свободных электронов становится значительно меньше и в одно мгновение Вселенная становится прозрачна – свет наконец получил возможность свободно распространяться. Таким образом в начале возникло лишь два стабильных элемента – водород и гелий. Никаких тяжелых элементов (лишь незначительное количество лития). И действительно мы можем наблюдать определенное отношение водорода и гелия, которые получились посредством реакций в ранней горячей вселенной, что прекрасно согласуется с теорией и является одним из сильных фактов в пользу теории Большого Взрыва. Далее все тяжелые элементы смогли синтезироваться только в ядрах звезд и разнесены по Вселенной вспышками Сверхновых звезд.

    Как только Вселенная стала прозрачна для света, информация стала распространятся по ней. Мы и по сей день имеем возможность увидеть тот первичный свет, который стал циркулировать по Вселенной после 300000 лет от ее рождения. Он называется Реликтовое Микроволновое Фоновое Излучение. Это микроволновое электромагнитное излучение, фотоны которого, с определенной длинной волны (1.9 мм), практически однородно заполняют всю нашу Вселенную. С расширением Вселенной, длина волны растянулась и теперь мы видим лишь микроволновое излучение. Это как бы фотография молодой Вселенной на момент, когда электроны объединились с ядрами атомов (ранее заглянуть с помощью света невозможно).

    Это излучение соответствует излучению абсолютно черного тела с температурой 2.725 K, потому и считается, что во Вселенной не абсолютный ноль, но близко (т.е. мы начали с огромных температур и со временем Вселенная остыла до, практически, нуля). Само излучение однородно, но в пределах сотых долей градуса – нет. Это излучение считается одним из важных открытий в физике (естественно первооткрыватели получили Нобелевскую премию) и его неоднородность дает множество фактов о нашей Вселенной, вплоть до кривизны пространства. Но об этом позже...

    To be continued...






  • Безымянный 27625

  • Ближний Востк - дело тонкое! (март 2009) - Set #13 - Назарет (часть 1-я).



  • Социальные сети

    Рубрики

    Последние записи