загрузка...

трусы женские
загрузка...
Реферати » Реферати з природознавства » Модель Великого Вибуху

Модель Великого Вибуху

Модель Великого Вибуху Всесвіту

Планети, зірки, галактики вражають нас дивною різноманітністю своїх властивостей, складністю будови. А як влаштована весь Всесвіт в цілому?

Її головна властивість - однорідність. Вона постає перед нами усюди однаковою - «суцільний» . Вказуючи з міркувань максимальної простоти пристрою на загальну однорідність світу, чудовий мислитель Паскаль
(1623-1662) говорив, що мир - це круг, центр якого скрізь, а окружність ніде. Так за допомогою наочного геометричного образу він стверджував однорідність світу.

У Всесвіту є і ще одне найважливіше властивість. Вона знаходиться в русі, розширюється. Відстань між скупченнями і надскупченнями постійно зростає. Вони ніби розбігаються один від одного. А мережа комірчастої структури розтягується.

У всі часи люди вважали за краще рахувати Всесвіт вічної і незмінною. Ця точка зору панувала аж до 20-х років нашого століття. У той час вважалося, що вона обмежена розмірами нашої Галактики.
Справжній переворот в науці про Всесвіт призвели в 1922 - 1924 роках роботи ленінградського математика і фізика А. Фрідмана. Спираючись на тільки що створену тоді А. Ейнштейном загальну теорію відносності, він математично довів, що мир - це не щось застигле і незмінне. Як єдине ціле він живе своїм динамічним життям, змінюється в часі, розширюючись або стискаючись по строго певних законах.

Фрідман відкрив рухливість зоряного Всесвіту. Це був теоретичний прогноз, а вибір між розширенням і стисненням потрібно зробити на підставі астрономічних спостережень. Такі спостереження в 1928 - 1929 роках вдалося виконати Хабблу, відомому вже нам досліднику галактик.

Він виявив, що далекі галактики і цілі їхні колективи рухаються, віддаляючись від нас у всі сторони. Але так і має виглядати, відповідно до пророкувань Фрідмана, загальне розширення Всесвіту.

Звичайно, це не означає, що галактики розбігаються саме від нас. Насправді загальне розширення Всесвіту відбувається так, що всі вони віддаляються один від одного, і з будь-якого місця картина цього розбігання виглядає так, як ми бачимо її з нашої планети.

Передбачуваний вік Всесвіту у багато разів перевищує ті часові відрізки, якими ми оперуємо, описуючи історію людства чи навіть історію нашої планети. Зародження і еволюція життя на землі є лише нікчемним ланкою в еволюції Всесвіту, а з точки зору людини, процес еволюції Всесвіту відбувається дуже повільно.

Відповідно до загальноприйнятої сьогодні еволюційної теорії Всесвіту, початком її був гігантський, розпечений і щільний вогненна куля. Це було близько десяти мільярдів років тому. Передбачуваний склад цього первинного яйця був вельми простий: вогненна куля був настільки розжарений, що, найімовірніше, складався лише з вільних елементарних частинок, які стрімко рухалися, стикаючись один з одним, хоча, швидше за все, це були не ті елементарні частинки, які сучасні вчені звикли спостерігати сьогодні.

Якийсь час куля знаходився в спокої, а потім стався Великий Вибух, і протягом десяти мільярдів років після цієї події, грандіозної вселенської катастрофи, найпростіше безформне речовина поступово перетворювалося на атоми, молекули, кристали, породи, планети. Народжувалися зірки, системи, що складаються з величезної кількості елементарних часток з дуже простої організацією, і, ймовірно, на деяких планетах могли виникнути форми життя, подібні до земних або ж радикально відрізняються від них.

Отже, стався Вибух, по-англійськи Big Bang, і з цієї секунди почалося розширення Всесвіту, який триває й досі, а момент, з якого Всесвіт початку розширяться, прийнято вважати її початком, хоча, можливо , Світове Яйце, вогненна куля, нескінченно довго перебував у стабільному стані. Під розширенням Всесвіту мається на увазі такий процес, коли один і той же кількість елементарних частинок і фотонів займають постійно зростаючий обсяг, а, отже, середня щільність
Всесвіту в результаті розширення поступово знижується. З цього випливає, що минулого щільність Всесвіту була більше, ніж в даний час. Можна припустити, що на початку часів (приблизно десять мільярдів років тому) щільність Всесвіту була дуже великою, адже у відносно невеликому обсязі містилося все існуюче сьогодні речовина. Крім того, високою повинна була бути і температура, настільки високою, що щільність випромінювання перевищувала щільність речовини. Інакше кажучи, енергія всіх фотонів, що містяться в 1 куб. см, була більше суми загальної енергії частинок, які у 1 куб. см.

На самому ранньому етапі, у перші миті "великого вибуху", вся матерія була фантастично розпеченої густою сумішшю часток, античастинок і високоенергічних гамма-фотонів. Частки при зіткненні з відповідними античастицами анігілювати, але виникають гамма-фотони моментально матеріалізувалися в частинки і античастинки, а енергія перетворювалася на речовину.

Докладний аналіз показує, що температура речовини Т знижувалася в часі відповідно до простим співвідношенням:

T = 1010 /? t K.

Залежність температури Т від часу t дає нам можливість визначити, що наприклад, в момент, коли вік всесвіту обчислювався всього однієї десятитисячної секунди, її температура представляла одна більйон кельвінів.

Температура розпеченої щільної матерії на початковому етапі
Всесвіту з часом знижувалася, що і відображається в співвідношенні. Це означає, що знижувалася середня кінетична енергія часток kT. Згідно співвідношенню h? 'KT знижувалася і енергія фотонів. Це можливо лише в тому випадку, якщо зменшиться їх частота?.

Зниження енергії фотонів в часі мало для виникнення частинок і античастинок шляхом матеріалізації важливі наслідки. Для того, щоб фотон перетворився (матеріалізувався) в частку і античастинкуз масою mo і енергією спокою moc2, йому необхідно мати енергію 2moc2 або більшої.
Ця залежність виражається так: h? > = 2moc2

Згодом енергія фотонів знижувалася, і як тільки вона впала нижче твори енергії частинки і античастинки (2moc2), фотони вже не здатні були забезпечити виникнення частинок і античастинок з масою mo. Так, наприклад, фотон, що володіє енергією меншою, ніж 2.938 МеВ = 938 МеВ, не здатний матеріалізуватися в протон і антипротон, тому що енергія спокою протона дорівнює 938 МеВ.

У попередньому співвідношенні можна замінити енергію фотонів h? кінетичної енергією часток kT, kT> = 2 moc2 тобто

T> = 2 moc2 / k

Знак нерівності означає наступне: частинки і відповідні їм античастинки виникали при матеріалізації в розпеченому речовині до тих пір, поки температура речовини T не впала нижче значення

2 moc2 / k

На початковому етапі розширення Всесвіту з фотонів народжувалися частинки і античастинки. Цей процес постійно слабшав, що призвело до вимирання частинок і античастинок. Оскільки анігіляція може відбуватися при будь-якій температурі, постійно здійснюється процес частка + античастинка? 2 гамма-фотона за умови дотику речовини з антиречовиною. Процес матеріалізації гамма-фотон? частка + античастинка міг протікати лише при досить високій температурі. Згідно з тим, як матеріалізація в результаті знижується температури розжареного речовини призупинилася. Еволюцію Всесвіту прийнято поділяти на чотири ери: адронів, лептонів, фотонів і зоряну.

Адронний ера.

При дуже високих температурах і щільності на самому початку існування Всесвіту матерія складалася з елементарних часток. Речовина на ранньому етапі полягало насамперед з адронів, і тому рання ера еволюції Всесвіту називається адронів, незважаючи на те, що в той час існували і лептони.

Через мільйонну частку секунди з моменту народження Всесвіту, температура T впала на 10 більйонів Кельвіна (1013K). Середня кінетична енергія частинок kT і фотонів h? становила близько мільярда ев (103 Мев), що відповідає енергії спокою баріонів. У першу мільйонну частку секунди еволюції Всесвіту відбувалася матеріалізація всіх баріонів необмежено, так само, як і анігіляція. Але після цього часу матеріалізація баріонів припинилася, тому що при температурі нижче 1013 K фотони не володіли вже достатньою енергією для її здійснення. Процес анігіляції баріонів і антібаріонов тривав до тих пір, поки тиск випромінювання не відокремив речовина від антиречовини. Нестабільні гіперонів (найважчі з баріонів) у процесі самовільного розпаду перетворилися на найлегші з баріонів (протони і нейтрони). Так у всесвіті зникла найбільша група баріонів - гіперонів. Нейтрони могли далі розпадатися в протони, які далі не розчинялися, інакше б порушився закон збереження баріонів заряду. Розпад гіперонів відбувався на етапі з 10-6 до 10-4 секунди.

До моменту, коли вік Всесвіту досяг однієї десятитисячної секунди (10-4 с.), Температура її знизилася до 1012 K, а енергія частинок і фотонів представляла лише 100 МеВ. Її не вистачало вже для виникнення найлегших адронів - півонії. Півонії, що існували раніше, розпадалися, а нові не могли виникнути. Це означає, що до того моменту, коли вік
Всесвіту досяг 10-4 с., В ній зникли всі мезони. На цьому адронний ера закінчується, тому що півонії є не тільки найлегшими мезонами, але і найлегша адронів. Ніколи після цього сильна взаємодія
(ядерна сила) не проявлялася у Всесвіті в такій мірі, як у адронний еру, що тривала всього лише одну десятитисячний частку секунди.

Лептонний ера.

Коли енергія частинок і фотонів знизилася в межах від 100 МеВ до 1
МеВ в речовині було багато лептонів. Температура була досить

Сторінки: 1 2
загрузка...
ur.co.ua

енциклопедія  з сиру  аджапсандалі  ананаси  узвар