Visatos istorija: nuo Didžiojo sprogimo iki šių dienų. Besiplečiantis visatos modelis ir Didžiojo sprogimo chronologija

Didžiojo sprogimo teorijos pagrindai yra gana paprasti. Trumpai tariant, pagal ją visa materija, kuri egzistavo ir dabar egzistuoja Visatoje, atsirado tuo pačiu metu – maždaug prieš 13,8 mlrd. Tuo momentu visa materija egzistavo labai kompaktiško abstraktaus rutulio (arba taško) pavidalu su begaliniu tankiu ir temperatūra. Ši būsena buvo vadinama singuliarumu. Staiga singuliarumas pradėjo plėstis ir pagimdė mums žinomą Visatą.

Verta paminėti, kad Didžiojo sprogimo teorija yra tik viena iš daugelio siūlomų Visatos atsiradimo hipotezių (pavyzdžiui, yra ir stacionarios Visatos teorija), tačiau ji sulaukė didžiausio pripažinimo ir populiarumo. Tai ne tik paaiškina visko šaltinį žinomas dalykas, fizikos dėsniai ir didelė struktūra Visata, taip pat aprašomos Visatos plėtimosi priežastys ir daugelis kitų aspektų bei reiškinių.

Įvykių chronologija Didžiojo sprogimo teorijoje

Remiantis žiniomis apie dabartinė būklė Visata, mokslininkai teigia, kad viskas turėjo prasidėti iš vieno taško su begaliniu tankiu ir paskutinis laikas kuri pradėjo plėstis.

Teorija teigia, kad po pradinio išsiplėtimo Visata išgyveno aušinimo fazę, kuri leido atsirasti subatominės dalelės ir vėliau paprasti atomai. Milžiniški šių senovės elementų debesys vėliau dėl gravitacijos pradėjo formuoti žvaigždes ir galaktikas.

Visa tai, pasak mokslininkų, prasidėjo maždaug prieš 13,8 milijardo metų, todėl šis atspirties taškas laikomas Visatos amžiumi. Tiriant įvairius teoriniai principai, atlikdami eksperimentus su dalelių greitintuvais ir didelės energijos būsenomis, taip pat atlikdami astronominius tolimųjų Visatos kampelių tyrimus, mokslininkai išvedė ir pasiūlė įvykių, prasidėjusių nuo Didžiojo sprogimo ir galiausiai atvedusių Visatą į tokią būseną, chronologiją. kosminė evoliucija, kuris vyksta dabar.

Mokslininkai mano, kad labiausiai ankstyvieji laikotarpiai Visatos gimimas, trukęs nuo 10–43 iki 10–11 sekundžių po Didžiojo sprogimo, vis dar yra ginčų ir diskusijų objektas. Jei manysime, kad fizikos dėsniai, kuriuos dabar žinome, tuo metu negalėjo egzistuoti, labai sunku suprasti, kaip vyksta procesai ankstyvoji visata. Be to, dar nebuvo atlikti eksperimentai, naudojant galimas energijos rūšis, kurios galėjo būti tuo metu. Kad ir kaip būtų, daugelis teorijų apie visatos atsiradimą galiausiai sutaria, kad tam tikru momentu buvo atspirties taškas, nuo kurio viskas prasidėjo.

Reliatyvistinis Visatos modelis, kylantis iš A. Einšteino gravitacijos teorijos (1917), leido pašalinti fotometrinį ir gravitacinį paradoksus. Prisiminkime, kad pagal naująjį modelį Kosmoso savybes lemia skirstinys gravitacinės masės: Visata yra beribė, bet tuo pat metu uždara ir vaizduoja erdvės ir laiko keturmatę sferą su „plaukiojančia“ medžiaga. Analogija gali būti bet kuri mums pažįstama sfera, pavyzdžiui, Žemės rutulys ar pati Žemės planeta: keliautojas niekada nepasieks horizonto linijos, tačiau rutulio plotas gali būti išreikštas kaip tikslus baigtinis skaičius.

Tačiau nepaisant akivaizdaus revoliucinio savo idėjų pobūdžio, Einšteinas XX a. liko nelaisvas ideologinių požiūrių į visatos statiškumą ir amžinybę.

Tolesnė plėtra kosmologija, tapusi paradoksaliu klasikiniam XIX amžiaus gamtos mokslui. besiplečiantys visatos modeliai Patogiausia svarstyti chronologine tvarka.

1917 m. A. Einšteinas, kurdamas lauko lygtis, įvedė specialią „kosmologinę konstantą Λ“ arba „lambda terminą“, reikalingą joms priimti sprendimus, vedančius į stacionarios Visatos aprašymą. Įdomu tai, kad vėliau Einšteinas kosmologinės konstantos įvedimą pavadino „ didžiausia klaida tavo gyvenimo“. Daug vėliau paaiškėjo, kad vaidina „kosmologinė konstanta“. svarbus vaidmuo aprašant kai kuriuos Visatos evoliucijos etapus.

1922 metais rusų matematikas ir geofizikas Aleksandras Aleksandrovičius Fridmanas (1888-1925) atrado nestacionarūs sprendimai Einšteino gravitacinė lygtis ir numatė Visatos plėtimąsi, padėdami pamatą nestacionarus kosmologinis modelis(plečiasi arba susitraukia). Svarbu pažymėti, kad tai buvo apie pačios erdvės išplėtimas. Ekstrapoliuojant situaciją į praeitį, būtų galima prieiti prie sensacingos išvados: pačioje pradžioje visa Visatos materija buvo sutelkta kompaktiškame regione, nuo kurio ir prasidėjo plėtimasis. Šiuose skaičiavimuose erdvė pradėjo priminti išpūstą burbulas arba guminis balionas, kurio spindulys ir paviršiaus plotas nuolat didėja. Kadangi Visatoje labai dažnai stebimi sprogstamojo pobūdžio reiškiniai, A. Friedmanas pasiūlė, kad panašus procesas slypi ir pačioje jos vystymosi pradžioje. Vėliau jis buvo pavadintas „Didžiuoju sprogimu“.

Einšteinas buvo taip įsitikinęs Visatos „pradžios“ įvykio neįmanomumu, kad net paskelbė trumpą straipsnį viename žurnalų apie neva rastą klaidą, kurią padarė A. Friedmanas. Tačiau po kelių mėnesių susirašinėjimo Einšteinas viešai atsiėmė savo prieštaravimus, nors jis vis dar manė, kad Friedmano rezultatai neturi nieko bendra su realybe, o veikiau yra „proto žaidimas“.

Vykstančiose diskusijose apie reali galimybė„Cosmos“ išplėtimas, gimė nauji modeliai. Visų pirma apie materijos pripildytos Visatos plėtimąsi buvo kalbama pirmajame didžiausio Belgijos astronomo ir matematiko, katalikų kunigo abato J. Lemaître'o (Georges Lemaître, 1894-1966) kosmologiniame darbe, paskelbtame 1925 m. Tačiau rimtai svarstyti Naujojo modelio įgyvendinimui reikėjo rimto eksperimentinio patvirtinimo.

Pirmą kartą jis buvo gautas po ketverių metų, 1929 m. Amerikiečių astronomas E. Hablas (Edwin Powell Hubble; 1889-1953) nustatė, kad visi pastebėti milžinai žvaigždžių sistemos– galaktikos tolsta nuo mūsų ir net skaičiuoja, kokiu greičiu. Savo išvadose E. Hablas rėmėsi iš Doplerio efektas– užfiksuotų bangų dažnio ir ilgio kitimo dėsniai, kuriuos sukelia jų šaltinio judėjimas. Doplerio efektą nesunku pastebėti praktiškai kiekvienam, pavyzdžiui, kai dundantis lokomotyvas pravažiuoja pro ant platformos stovintį stebėtoją. Tarkime, kad garsinis signalas skleidžia tam tikrą pastovų toną. Kai lokomotyvas nejuda stebėtojo atžvilgiu, jis girdi tiksliai tą toną, kurį iš tikrųjų skleidžia garsinis signalas. Bet jei lokomotyvas artėja prie stebėtojo, tada dažnis garso bangos padidės, o ilgis sumažės, o stebėtojas išgirs aukštesnį toną, nei yra iš tikrųjų. Tuo metu, kai traukinys pravažiuoja pro stebėtoją, jis išgirs tą patį toną, kuris iš tikrųjų skleidžiamas. O kai lokomotyvas važiuoja toliau ir jau tolsta, stebėtojas išgirs žemesnį toną, dėl mažesnio dažnio ir atitinkamai ilgesnio garso bangų ilgio. Vizualiai panašų bangų plitimo vandens paviršiuje poveikį galima stebėti nuo kranto judant valtimi ar plaukikui.

Spektro analizė elektromagnetinė spinduliuotė galaktikos, užregistruotas Hablo raudonasis poslinkis- stebimų dalykų poslinkis spektrines linijas raudona (ilgosios bangos ilgio) kryptimi, kuri rodė, kad galaktikos tolsta viena nuo kitos vis didesniu 55 km/s greičiu kas milijoną parsekų. Atkreipkite dėmesį, kad mes kalbame apie ne apie galaktikos sistemų „išsibarstymą“ erdvėje, o apie pačios erdvės plėtimąsi, kaip „išsibarsto“ paviršiuje pažymėti taškai karšto oro balionas kai jis vėliau išpučiamas. Atitinkamai, klausimas apie taško, nuo kurio kadaise prasidėjo materijos „bėgimas“, vietą nėra teisingas, nes iš pradžių buvo išsidėstę visi atskiri mūsų išskirti erdvės taškai-koordinatės. kartu. Pirmą kartą terminas " Didysis sprogimas"arba" Didelė medvilnė» ( Didysis sprogimas) vienoje iš savo paskaitų 1949 m. naudojo britų astronomas F. Hoyle'as (seras Fredas Hoilis; 1915-(19150624)2001).

Mokslo bendruomenėje E. Hablo atradimas sukėlė ne tik platų rezonansą, bet ir karštų diskusijų. Norint patikimai patvirtinti naują, dinamišką pasaulio vaizdą, reikėjo naujų faktų.

1948 metais rusų ir Amerikos fizikas Georgijus Antonovičius Gamovas (1904-1968) apie „karštą Visatą“, pagal A. Friedmano modelį. Friedmano teigimu, Sprogimas sukūrė itin tankios medžiagos pripildytą erdvę, iš kurios po milijardų metų susiformavo stebimi Visatos kūnai – žvaigždės, galaktikos ir planetos. Georgijus Gamovas teigė, kad pirminė pasaulio medžiaga buvo ne tik itin tanki, bet ir labai karšta. Nauja idėja buvo tai, kad karštoje ir tankioje ankstyvosios Visatos materijoje buvo branduolinės reakcijos, o šiame „branduoliniame katile“ per kelias minutes susintetino plaučiai cheminiai elementai. Įspūdingiausias šios teorijos rezultatas buvo prognozė erdvės fonas radiacija. Pagal termodinamikos dėsnius, elektromagnetinė spinduliuotė ankstyvojoje Visatoje turėjo egzistuoti kartu su karštąja medžiaga, ji neišnyksta bendrai plečiantis Kosmosui ir išlieka – tik labai atvėsusi – iki šiol kaip „; Kūrybos aidas"arba" Didžiojo sprogimo aidas“ Gamow sugebėjo apytiksliai įvertinti, kokia šiuo metu turėtų būti hipotetinės liekamosios spinduliuotės temperatūra. Skaičiavimas davė labai mažus skaičius, beveik absoliutus nulis(0 K arba –273,15 °C) – nuo ​​1 iki 10 K. 1950 metais G. Gamovas patikslino skaičiavimus ir temperatūrą pavadino apie 3 K.

1955 m. jaunas sovietų radijo astronomas Tigranas Aramovičius Šmaonovas eksperimentiškai atrado triukšmingą mikrobangų spinduliuotę, kurios temperatūra yra apie 3 K, o 1964 m. – amerikiečių radijo astronomai A. Penzias (g. 1933 m.) ir R. Wilsonas (Robert Woodrow Wilson ; gim. 1936) atrado kosminę foninę spinduliuotę ir išmatavo jos temperatūrą: paaiškėjo, kad ji lygiai 3 K. Tai buvo didžiausias kosmologijos atradimas nuo tada, kai Hablas stebėjo bendrą Visatos plėtimąsi 1929 m. 1978 metais buvo apdovanoti A. Penzias ir R. Wilsonas Nobelio premija"už atradimą mikrobangų kosminė mikrobangų foninė spinduliuotė“ Terminas " reliktas(t. y. senovinis arba likęs) radiacija» įrašytas Sovietų astrofizikas Josifas Samuilovičius Šklovskis (1916-1985). Taigi G. Gamow „karštos visatos“ modelis pasirodė eksperimentiškai patvirtintas.

Didžiojo sprogimo teorija visų pirma pasiūlė, kad Visatoje turėtų būti 23% helio. Helio kiekio žvaigždėse ir ūkuose matavimai patvirtino šias prognozes. Dar įspūdingesnis yra prielaidų apie sunkaus vandenilio izotopo – deuterio ir elemento ličio – kiekybinį kiekį kosminėje medžiagoje patvirtinimas.

Kosminės mikrobangų foninės spinduliuotės tyrimas 1990 m. tęsė NASA COBE (Cosmic Background Explorer) zondo pagalba. 2003 ir 2009 metais buvo paleisti specialūs astronominiai palydovai palydovinis erdvėlaivis: WMAP (Wilkinson mikrobangų anizotropijos zondas) Nacionalinė administracija JAV aeronautika ir tyrinėjimai kosminė erdvė ir „Planck“ (Europos kosmoso agentūra) atlikti didelio tikslumo kosminės mikrobangų foninės spinduliuotės parametrų matavimus.

Kartu su ankstesniais matavimais gauta informacija leido fizikai sukurti šiuolaikinį standartą kosmologinis modelis(ΛCDM (skaityti „Lambda-CDM“; santrumpa Lambda-šalta tamsioji medžiaga), pagal kurią Visata yra užpildyta, be įprastos barioninės medžiagos, tamsioji energija(apibūdinama aukščiau Einšteino lygtyse minėta kosmologine konstanta Λ) ir šalta tamsioji medžiaga (Šalta tamsioji medžiaga). Visatos amžius ir masės pasiskirstymas buvo nustatyti labai tiksliai įvairių tipų medžiaga („paprastoji“ barioninė medžiaga – 4 proc. tamsioji medžiaga - 23 %, tamsioji energija– 73 proc. Pagal šį modelį Visatos amžius vertinamas 13,75 milijardo metų. Paaiškėjo, kad kas buvo pastebėta netolygus pasiskirstymas medžiagos primena beveik sutvarkytas struktūras korio su ląstelėmis pavidalu netaisyklingos formos 100 milijonų šviesmečių dydžio. Darnios plataus masto Visatos struktūros gimimas kai kuriuose teologiniuose modeliuose koreliuoja su antrosios kūrybos dienos bibliniu „tvirtėjimu“ (Pr 1, 6-8).

Atkurta Didžiojo sprogimo chronologija gali būti pateikta tokia forma (nagrinėjami tik kai kurie etapai).

Nulinis etapas. Jei pasitikite matematiniais skaičiavimais, prieš Didįjį sprogimą visa materija ir visa Visatos energija buvo sutelkta viename geometrinis taškas su nuliniais matmenimis, nuliu laiku, bet su mase ir slėgiu, linkusiu į begalybę. G. Gamow pasiūlė šią valstybę pavadinti Augustino era– pagerbiant šventąjį Augustiną, kuris kalbėjo apie laiko atsiradimą kartu su materija ir erdve. Ši pradinė Visatos būsena taip pat vadinama singuliarumas(lot. singularis– vienintelis). Tačiau, anot neapibrėžtumo principas W. Heisenbergas, kurį aptarėme skyriuje, skirtame kvantinė mechanika, medžiagos negalima „traukti“ į vieną tašką, nes Neįmanoma vienu metu kalbėti apie dalelės koordinates ir greitį. Taigi kūrimo pradžios momentas – singuliarumas – nepaklūsta jokiems žinomiems fizikos dėsniams.

Šiuolaikinėje infliacinis modelis(lot. infliacija- patinimas, patinimas) „visko pradžia“ yra aštuonių matmenų erdvė arba vakuumas (lot. vakuumas- tuštuma), dydžiu artėja prie taško. Vakuumo negalima pavadinti absoliučia tuštuma – tai terpė su ypatingos savybės, esantis pusiausvyros būsena: jame yra virtualus dalelės, kurios „skolinasi“ energiją iš vakuumo trumpa akimirka gimti ir, sugrąžinus užimtą energiją, tuoj pat išnykti. Kitaip tariant, laukų kvantiniai svyravimai atsiranda sužadintame vakuume. Vienas iš šių svyravimų gali išvesti vakuumą iš pusiausvyros, virtualios dalelės pradėti gaudyti energiją be atatrankos, tapti tikru. Pasirodo pirmosios nestabilios dalelės puikus fizikas I. Prigožinas susitapatino su mini juodosios skylės, suyra į įprastą medžiagą ir spinduliuotę. Apskritai procesas galėtų atrodyti taip: spontaniškas vakuumo svyravimas > mini juodųjų skylių atsiradimas > erdvės ir laiko gimimas > elementariųjų dalelių gimimas. „Yra tam tikra analogija su peršaldytu skysčiu ir perėjimo prie slenksčiu kristalinė būsena“, – rašė I. Prigožinas, – „Galime stebėti peršalusio skysčio svyravimus, dėl kurių susidaro mažyčiai kristalai, kurie arba atsiranda, arba vėl ištirpsta. Bet jei susidaro didelis kristalas, įvyksta negrįžtamas įvykis – viso skysčio kristalizacija.

Iš požiūrio taško stygų teorija, minėtas skyriuje, skirtame materijos struktūrai mikrokosmoso lygmeniu, pradines sąlygas prieš Didįjį sprogimą apibūdinami taip: pirma, visi erdviniai matmenys yra sandariai sutraukti iki minimalaus dydžio Planko ilgis - 10 −33 m Temperatūra ir energija yra aukšti, bet ne begaliniai. IN pradžios momentas Visatos egzistavimo metu visi erdviniai matmenys yra visiškai vienodi ir visiškai simetriški: jie visi susukti į Plancko matmenų (10–33 m) „daugiamatį gumulą“. Toliau Visata pereina pirmąjį simetrijos mažinimo etapą, kai Plancko laiko momentu (10–43 s) trys erdviniai matmenys „parenkami“ tolesniam plėtimuisi ir įgauna šiuo metu stebimą formą, o likusieji išlaiko savo pradinę formą. Planko dydis.

Infliacinis laikotarpis . Laikas, praėjęs nuo Visatos plėtimosi pradžios, yra 10 −33 s. Per šį laikotarpį jo erdviniai matmenys milžinišku greičiu didėja iki 10 50 kartų. Taigi vartojamas terminas „ infliacija“ Vyksta antrinis medžiagos kaitinimas.

Kvarkų era – nuo ​​10 −12 iki 10 −6 s. Sulaužyta elektros simetrija, visi keturi pagrindiniai fizinės sąveikos egzistuoja atskirai. Kvarkai dar nebuvo sujungti į hadronus. Visata užpildyta kvarko-gliuono plazma, leptonais ir fotonais.

Hadronų ir Leptonų eros – nuo ​​10 −6 iki 3 s. Šiame etape temperatūra nukrito iki 10 13 K, o laisvas kvarkų egzistavimas nutrūko. Procesas prasidėjo susinaikinimas- abipusis bariono-antibariono, o vėliau leptono-antileptono porų sunaikinimas, lydimas energijos išmetimo arba naujų dalelių gimimo. Dėl materijos-antimedžiagos simetrijos lūžimo lieka nedidelis barionų perteklius prieš antibarionus (apie 1:109). Medžiaga tampa skaidri neutrinams.

Protonų (fotonų) era – nuo ​​3 minučių iki 380 tūkstančių metų. Susidaro atomai, vyksta helio, sunkaus vandenilio izotopo – deuterio ir ličio nukleosintezė. Medžiaga pradeda dominuoti spinduliuote, o tai lemia Visatos plėtimosi režimo pasikeitimą. Epochos pabaigoje Visata tampa skaidri fotonams, atsiranda reliktinė spinduliuotė.

Tamsieji amžiai - nuo 380 tūkstančių iki 150 milijonų metų. Vienalytė besiplečianti Visata užpildyta vandeniliu, heliu, kosminė mikrobangų foninė spinduliuotė, radiacija atominis vandenilis esant 21 cm bangai.

Reionizacijos ir materijos eros – nuo ​​150 milijonų iki 10 milijardų metų. Pirmosios žvaigždės, kvazarai, galaktikos, galaktikų spiečiai ir superspiečiai susidaro iš materijos sutankinimo. Vandenilį rejonizuoja žvaigždžių ir kvazarų šviesa.

Pačių žvaigždžių spindesio šaltinis yra termobranduolinės reakcijos vandenilį paverčiant heliu. Branduolinių procesų serija gali pagaminti sunkesnius cheminius elementus. Žvaigždės klasifikuojamos pagal visą eilę parametrų: dydžio, emisijos spektrų, ryškumo, elementarių cheminė sudėtis ir tt 1910 metais danų astronomas E. Hertzsprungas (1873-1967) ir amerikiečių astrofizikas H. Raselas (Henry Norris Russell; 1877-1957) sukūrė specialią žvaigždžių klasifikavimo ir jų evoliucijos procesų aprašymo schemą, kuri šiuo metu vadinama šiomis. mokslininkai ( Hertzsprung-Russell diagrama).

• Pagrindiniai Visatos vystymosi etapai

• Friedmano visata

Parašykite apžvalgą apie straipsnį „Didžiojo sprogimo chronologija“

Pastabos

Šaltiniai

• // ŽINIŲ MEDIS internetinė knyga

Ištrauka, aprašanti Didžiojo sprogimo chronologiją

Šiandien noriu pakalbėti apie mūsų visatos istoriją. Apie tai, kaip visata iš mažo taško virto tuo, ką dabar matome aplinkui.

Na, eime.

Visata egzistavo beveik 14 milijardų metų. Už tai labai ilgas tarpas laiku, ji įveikė keletą savo istorijos epochų. Dabar esame 13-oje Visatos vystymosi stadijoje, kuri vadinama „materijos era“.

Kaip vadinamos visos Visatos evoliucijos fazės, kiek jos truko, kas jų metu vyko? Kaip vystėsi mus supantis pasaulis?

Šis straipsnis atsakys į šiuos klausimus.

Aprašysiu visus Visatos istorijos etapus iš eilės nuo ankstyviausių iki šiuolaikinių. Todėl pradėkime nuo „Augustino eros“.

Augustino era.

Ši era apima visatos būklę „prieš“ ir Didžiojo sprogimo metu. Apie šį pasaulio raidos etapą tikrai nieko nežinoma – yra tik hipotezės – nuo ​​pat šiuolaikinių fizines teorijas negali aprašyti įvykių iki „Planko eros“. Mokslininkai žino tik tiek, kad pačioje šios eros pabaigoje įvyko Didysis sprogimas – staiga prasidėjo erdvės plėtimasis. Šio tikrai grandiozinio įvykio pradžioje Visata buvo įkalinta į labai mažą taškelį, turintį begalinis tankis ir temperatūra, t.y. buvo „kosmologinio išskirtinumo“ būsenoje.

Planko era.

Tai yra labiausiai ankstyva stadija Visatos raida, apie kurią yra kokių nors teorinių prielaidų ir aprašymų. Ši fazė prasidėjo iš karto po Didžiojo sprogimo ir truko vadinamąjį. „Planavimo laikas“ nuo 0 iki 10 -43 sekundės po Visatos gimimo.

Tuo metu (Dievas žino, kas vyko) Visatos dydis buvo labai mažas. Tiek to kvantiniai efektai- reiškiniai, vykstantys su dalelėmis - vyravo prieš fizinę sąveiką.

Šioje epochoje Visata taip pat turėjo Planko temperatūrą (10 32 Kelvinas), energiją (10 19 milijardų elektronų voltų), spindulį (10–35 metrus, kuris yra lygus Planko ilgiui) ir tankį (10 97 kg/m3). .

Visi keturi dalelių ir iš jų susidedančių kūnų sąveikos tipai (jie taip pat vadinami „fundamentalia“) - stipri branduolinė ir silpna branduolinė, elektromagnetinė, gravitacinė - tada buvo neatskiriami vienas nuo kito ir vieningi. Bet tai truko neilgai. Tai viskam trukdė aukšta temperatūra ir medžiagos tankis.

Didžiojo susivienijimo era.

Ši Visatos vystymosi fazė prasidėjo 10–43 sekundėmis ir baigėsi 10–35 sekundes po Didžiojo sprogimo. Pačioje pradžioje buvo fazių perėjimas medžiaga (panaši į skysčio kondensaciją iš dujų, bet taikoma elementarioms dalelėms). Taip atsitiko dėl gravitacijos atskyrimo nuo „vienos pagrindinės sąveikos“.

Didžiojo susivienijimo era baigėsi dar vienu padalijimu. Visata atvėso iki 10 28 Kelvinų ir stipri sąveika tapo nepriklausoma. Dabar tik elektromagnetinis ir silpnas branduolines pajėgas reprezentavo vieną visumą.

Šis įvykis sukėlė naują fazės perėjimą. Jo dėka kitoje Visatos istorijos epochoje atsirado naujų dalelių, o erdvėlaikis pradėjo platų ir staigų plėtimąsi. Įvyko rimtų medžiagų tankio pasiskirstymo pokyčių.

Infliacijos stadija.

Infliacijos fazė yra laiko skalėje tarp 10–35 ir 10–32 sekundžių po Didžiojo sprogimo. Per tą erą Visata daug kartų padidino savo dydį. Anksčiau viso pasaulio spindulys buvo lygus „Planko ilgiui“, tačiau dabar erdvė išsiplėtė iki viso apelsino dydžio. Ir tada jis toliau augo su pagreičiu.

Susidarė kelių tipų dalelės. Tai buvo kvarkai (pagrindinės dalelės, sudarančios hadronus, pvz., protonai ir neutronai), elektronai, hiperonai ir neutrinai (neutralios pagrindinės dalelės iš leptonų klasės).

Po kurio laiko Visatos temperatūra sumažėjo, dėl to įvyko dar vienas fazinis perėjimas. Dėl to vadinamasis „CP invariancijos pažeidimas“ ir prasidėjo pirmieji tokio reiškinio kaip „bariogenezė“ procesai.

Bariogenezė– tai kvarkų ir gliuonų susijungimas į naujas, sudėtines daleles – hadronus.

Be to, atsirado paslaptinga „barioninė Visatos asimetrija“ - materijos vyravimas prieš antimateriją. Mokslininkai vis dar negali paaiškinti jo atsiradimo priežasčių.

Be to, kas buvo parašyta aukščiau, fizikai ir kosmologai daro prielaidas, kad šioje eroje Visata išgyveno kelis pakartotinio šildymo ir vėsinimo ciklus.

Infliacijos eros pabaigoje Visatos statybinė medžiaga tapo kvarkų, antikvarkų ir gliuonų (stiprios sąveikos nešėjų) plazma.

Toliau mažėjant Visatos temperatūrai, įvyko dar vienas fazinis perėjimas. Tai apie švietimą fizinės jėgos, pagrindinės sąveikos ir elementariosios dalelės jų šiuolaikine forma.

Šis fazinis perėjimas tilpo į tris epochas ir baigėsi „pirmine nukleosinteze“.

Electroweak era.

Nuo 10 -32 iki 10 -12 sekundžių po visatos gimimo. Elektromagnetiniai ir silpna sąveika iki šiol jie atstojo vieną elektrosilpną, nes Visatos temperatūra vis dar labai aukšta. tada atsirado Higso bozonai (tie patys, kurie buvo rasti prieš 3 metus prie didžiojo hadronų greitintuvo), W - ir Z - bazonai.

Be naujų egzotiškų dalelių ir kvarko-gliuono plazmos, kosmosas buvo užpildytas fotonais (pagrindinėmis elektromagnetinės spinduliuotės dalelėmis arba kvantais) ir leptonais.

Kvarkų era.

Ši fazė yra nuo 10 -12 iki 10 -6 sekundžių po Didžiojo sprogimo. Tada įvyko „elektrotakos simetrijos“ pažeidimas. Dabar visos pagrindinės sąveikos egzistuoja atskirai viena nuo kitos.

Kvarkų eroje temperatūra ir energija vis dar per aukšti, kad kvarkai galiausiai susilietų į hadronus.

Didelė transformacija įvyks tik kitame pasaulio vystymosi etape.

Hadronų amžius.

Nuo 10–6 iki 100 sekundžių po Visatos gimimo. Galiausiai kvarko-gliuono plazma atvėso tiek, kad buvo baigta bariogenezė ir gimė hadronai bei antihadronai. Tačiau dauguma šių dalelių buvo sunaikintos (abipusiai sunaikintos). Išliko tik nedidelė jų liekana.

Netrukus Visata atvėso ir išsiplėtė tiek, kad jos temperatūros pakako tik leptonams ir antileptonams sukurti. Šios dalelės greitai tampa vyraujančia mase Visatoje.

Leptonų era.

Leptonų era buvo nuo 100 sekundžių iki 3 minučių po Didžiojo sprogimo. Tada Visata tapo skaidri neutrinams.

Erdvė toliau vėsta. Eros pabaigoje temperatūra nukrito iki taško, kai naujų leptonų susidarymas tapo neįmanomas. O „leptonų-antileptonų“ poroms ištinka hadronų likimas. Dauguma jų yra abipusiai sunaikinami. Visatoje nieko nebeliko mažas kiekis leptonai, todėl dominuoja fotonai.

Nukleosintezės era.

Kartu su leptonų era įvyko ir šis Visatos istorijos etapas. Dėl pakankamo medžiagos aušinimo išlikę hadronai susijungė į sunkesnius už vandenilį atomų branduolius. Šis procesas vadinamas „pirmine nukleosinteze“.

Šios fazės metu susidarė pirminė žvaigždžių medžiagos sudėtis: 75% vandenilio, beveik 25% helio, šiek tiek ličio, deuterio ir boro.

Protonų era.

Jis prasidėjo praėjus 3 minutėms po Didžiojo sprogimo ir baigėsi po 380 000 metų. Radiacijoje ėmė dominuoti medžiaga.

Epochos pabaigoje įvyko vandenilio rekombinacija (atvirkštinis jonizacijos procesas). Dėl tolimesnio temperatūros mažėjimo ir Visatos plėtimosi gravitacija tapo dominuojančia jėga.

Praėjus 379 000 metų po Didžiojo sprogimo, esant 3000 kelvinų Visatos temperatūrai, įvyko reikšmingas įvykis – atomų ir elektronų branduoliai susijungė į pirmuosius atomus. „Pirminė rekombinacija“ prasidėjo. Tai buvo lūžio taškas: materija iš plazmos, nepermatomos, perėjo į elektromagnetinę spinduliuotę dujinė būsena. Visata pagaliau tapo skaidri.

Per pastaruosius 379 000 metų fotonai nukentėjo tiek, kiek galėjo. Įvairūs apmokestinti elementariosios dalelės, kurio kažkada buvo vežimas ir nedidelis vežimėlis, užstojo šviesą. Šviesos kvantai sąveikavo su jais, todėl jie nuolat patyrė savo „brolių“ „spyrius“ ir „stūmimus“. Įkrautos dalelės nuolat nukreipdavo arba sugerdavo fotonus. Dėl to šviesa labai išsisklaidė. Jei stebėtojas būtų šioje epochoje, jis priešais save matytų tik tirštą rūką.

Yra žinoma, kad fotonai sąveikauja tik su teigiamai ir neigiamai įkrautomis dalelėmis. Ir pasibaigus šviesos kvanto „protonų erai“, sėkmė pagaliau apsisuko. Neigiami elektronai ir teigiami protonai kartu su neutronais susigrupuoja į neutraliai įkrautus atomus. Ačiū naujiems sudėtinės dalelės, fotonai galėjo laisvai judėti erdvėje ir beveik nesąveikavo su medžiaga.

CMB spinduliuotė yra tie patys fotonai, kuriuos plazma skleidžia link būsimos Žemės vietos ir dėl rekombinacijos išvengė sklaidos. Jie vis tiek pasiekia mus, įveikdami besiplečiančią erdvę.

Tamsieji amžiai.

Jie prasidėjo iškart po „protonų eros“ ir truko 550 milijonų metų. Visata taip atvėso, kad po protonų eros, kai ji mirgėjo raudonais atspalviais, erdvė paniro į juodumą.

Tai buvo nuobodi visiškos tamsos era. Šviesos šaltinių (žvaigždžių ar galaktikų) nebuvo. Yra dar daugiau planetų ir asteroidų. Erdvė buvo užpildyta daugiausia vandenilio, helio ir mikrobangų spinduliuotės.

Reionizacija.

Dalis Visatos istorijos, prasidėjusios iškart po tamsiųjų amžių ir trukusios 250 mln. Palyginti su praeitimi, šis laikmetis buvo linksmesnis ir spalvingesnis.

Pradėjo formuotis klasteriai – pavienės tarpžvaigždinių dujų dulkių sankaupos, kurios atsirado dėl traukos jėgų. Pirmieji tankūs objektai buvo kvazarai. Tada įsiliepsnojo pirmosios žvaigždės ir atsirado dujų bei dulkių ūkai.

Veikiami gravitacijos jėgos, jie susijungė į žvaigždžių spiečius, tie – į galaktiką. Pastarieji suformavo savo spiečius ir superspiečius.

Tada, žvaigždžių gelmėse, į dideli kiekiai susiformavo sunkūs elementai. Supernovų sprogimai jas išsklaidė po Visatą, iš kurios susiformavo šaltos planetos, asteroidai, meteoroidai ir galiausiai gyvi organizmai.

Substancijos era.

Prasidėjo 800 milijonų metų po Didžiojo sprogimo. Ši era vis dar tęsiasi.

Praėjus keliems milijardams metų po „rejonizacijos“, prasidėjo planetų ir planetų sistemų, įskaitant Saulės sistemą, formavimasis. Praėjus kiek daugiau nei 8,4 milijardo metų po Didžiojo sprogimo, Žemė susiformavo, o dar po 500 milijonų metų joje atsirado gyvybė.

Praėjus 13,7 milijardo metų po Visatos gimimo, atsirado pirmieji žmonės. Praeis dar pora milijonų metų ir jų palikuonys – Homp Sapiens rūšies atstovai – išras automobilius ir lėktuvus, sukurs reliatyvistinius ir kvantinė fizika, įvaldys atominė energija, tyrinėkite artimiausią Visatos apylinkes, kurkite internetą, parašykite šį straipsnį. :)

Visatos istorija: nuo Didžiojo sprogimo iki šių dienų

1 milijardas metų – 8,9 milijardo metų Medžiagos amžius medžiagos šiuolaikinėje Visatoje. Jei tankis neviršija tam tikros (žinomos iš teorijos) kritinės vertės, Visata plėsis amžinai, tačiau jei tankis bus didesnis už kritinę reikšmę, plėtimosi procesas kada nors sustos ir prasidės atvirkštinė suspaudimo fazė, kuri grįš. į pradinę vienaskaitos būseną. Šiuolaikiniai eksperimentiniai duomenys apie vidutinį tankį dar nėra pakankamai patikimi, kad būtų galima aiškiai pasirinkti vieną iš dviejų Visatos ateities variantų.

Yra nemažai klausimų, į kuriuos Didžiojo sprogimo teorija dar negali atsakyti, tačiau pagrindinės jos nuostatos yra pagrįstos patikimais eksperimentiniais duomenimis, o modernaus lygio teorinė fizika leidžia gana patikimai apibūdinti tokios sistemos raidą laiku, išskyrus patį pradinį etapą - maždaug šimtąją sekundės dalį nuo „pasaulio pradžios“. Teorijai svarbu, kad šis neapibrėžtumas pradiniame etape iš tikrųjų pasirodytų nereikšmingas, nes perėjus šį etapą susidariusią Visatos būseną ir tolesnę jos evoliuciją galima apibūdinti gana patikimai.