Почему возник мир, как это произошло, какие стадии тут были – это ряд вопросов, на которые еще долго не будет однозначного ответа.
Много темных пятен есть в изучении Космоса. Сегодня поговорим о самом темном отрезке существования нашего мира: с первых мгновений его образования до прозрачности для гамма-излучений.
Период этот охватывает 380 тыс. лет. С этого времени имеется хоть какая-то информация: реликтовое излучение. До этого – мы ничего не знаем, а можем только догадываться.
1. Начальный отсчет
О первых мгновениях существования Вселенной мы можем начинать рассуждать с так называемых планковских величин. Изначально мы имели некое сверхмалое тело сверхвысокой плотности.
Это было состояние сингулярности. Сколько оно длилось – никому не известно, так как понятие времени здесь неприменимо.
Что-то нарушило это состояние и произошел Большой Взрыв.
Отсчет мы можем вести только от нижеозначенных величин.
Минимальное время:
5,4 х 10 в минус 44-ой степени секунд.
Минимальная масса:
2,2 х 10 в минус 5-ой степени грамм.
Минимальный размер:
1,6 х 10 в минус 33-ей степени см.
С более мелкими величинами физика оперировать не может.
Другими словами – это некое начальное состояние Вселенной, от которого мы ведем отсчет.
2. Инфлатируем Вселенную
Возникает вопрос: как из столь малого размера Вселенная выросла до 1 см за мгновение (а это подтверждают наблюдения за реликтовым фоном)? Свойства вакуума позволяют это сделать.
А. Старобинский сделал расчет этого явления, который в дальнейшем был неоднократно перепроверен.
Возникло понятие инфлатонного поля, а сам процесс назвали инфляцией. Это поле действовало на мир во всех его точках, раздувая его по экспоненте.
Однако, можно столкнуться с проблемой: если Вселенная начала раздуваться, то как ее остановить? Ведь сила поля не меняется, а масштабы растут. Значит, энергии становится всё больше и больше.
Теория говорит о том, что началось «медленное скатывание»: поле стало ослабевать, вибрировать, и развалилось на частицы. Оно было не равномерным, а имело некоторые значения осцилляции. Благодаря им процесс замедлился и перешел в форму нашей Вселенной.
Понять все это невозможно, но будем верить физикам.
Основной вывод: Космос в период инфляции раздулся в 2,17 в 60-ой степени раз (триллионы триллионов раз).
Этот период длился до 1 наносекунды.
3. Кварковая эпоха
Занимает время вплоть до 1 миллисекунды от времени зарождения Вселенной.
Этот период проверен в лаборатории. Форма: кварк-глюонная плазма, т.е. существование только кварков, которые не могли сформировать протоны из-за температур.
Это состояние можно охарактеризовать как «пред-черно-дыровое». Электроны продавлены внутрь нейтронов, что разваливает их на кварки. Состояние очень нестабильное и грозит возникновением черной дыры.
В это время уже существовали фотоны: они поглощались и переизлучались, но не могли распространяться в пространстве.
4. Адронно-лептонная эпоха
Продолжалась где-то до 20 минуты после Большого Взрыва.
Они образовывались из сочетаний кварков и постепенного остывания пространства.
5. Фотонная эпоха
Длилась до 380 тыс. лет после возникновения нашего мира.
Возникли протоны (т.е. водород) и гелий. По расчетам Г. Гамова, их соотношение должно было быть приблизительно 3 к 1. Как показывает состав нынешней Вселенной, это соотношение осталось и сейчас по массе.
После прошествия 70 тыс. лет излучение перестало доминировать и материя стала преобладать.
К концу периода Космос стал прозрачным, т.е. фотоны вырвались и стали свободно распространяться в пространстве.
Карта этого – реликтовое излучение, полученное зондами Планка и WMAP.
--
Первые периоды существования Вселенной – нагромождение теорий и гипотез. Часть из них можно проверить в научных лабораториях (Большой адронный коллайдер не зря сделали), часть – только посчитать на бумаге.
Поэтому здесь нас будет ждать еще много открытий.
P.S. Надеюсь, не сильно вас перегрузили информацией.
Спасибо за внимание. Подписывайтесь.
