Siç e ka vënë re tashmë lexuesi, historia e radioastronomisë është zhvilluar në atë mënyrë që zbulimet më të rëndësishme në këtë fushë të shkencës janë bërë rastësisht. Vetë fillimi i radioastronomisë u hodh nga zbulimi aksidental i Jansky të burimeve diskrete të rrezatimit që vijnë në Tokë nga hapësira. Gjatë hulumtimit
U zbulua fenomeni i valëve të radios dridhje si një rezultat aksidental, anësor, por shumë më i rëndësishëm, pulsarët.
Një tjetër zbulim i madh i ditëve tona u bë krejtësisht i papritur nga ata që zbuluan fenomenin e ri. Në vitin 1965, Penzias dhe Wilson, dy specialistë të radios, në emër të Bell, ekzaminuan një nga pajisjet shumë të ndjeshme të marrjes së radios dhe bënë përmirësime në të për të eliminuar ndikimin e të gjitha ndërhyrjeve të mundshme. Kur, pas një pune të gjatë, ata arritën në përfundimin se kishin bërë gjithçka në këtë drejtim dhe ndikimi i burimeve tokësore të emetimit të radios duhet të shkatërrohej plotësisht, u zbulua se pajisja marrëse, e drejtuar nga qielli, vazhdonte të merrte, edhe pse shumë i dobët, por emetim radio i regjistruar me besim. E veçanta e tij ishte se intensiteti i rrezatimit tregoi qëndrueshmëri pothuajse të rreptë për të gjitha drejtimet, me përjashtim, natyrisht, të atyre në të cilat ndodhen Saddlers diskrete kozmike të emetimit të radios.
Rëndësia e zbulimit u bë e qartë kur kërkimet e mëtejshme treguan se shpërndarja e rrezatimit hyrës mbi gjatësitë e valëve korrespondonte me rrezatimin e një "trupi të zi". Është i tillë që do të shkaktohej nga një trup që ka një temperaturë jashtëzakonisht të ulët: 3 kelvin (ZK) në përputhje me ligjin e Wien-it (λ m · T = 0,2897) energjia maksimale e rrezatimit në këtë temperaturë ndodh në një gjatësi vale prej rreth 1 mm.
Nga pavarësia pothuajse e plotë e intensitetit të emetimit të radios të zbuluar nga drejtimi (izotropia e tij), rrjedh se Universi përshkohet nga ky rrezatim ai mbush të gjithë hapësirën midis yjeve dhe galaktikave. Shpërndarja e energjisë në spektër sipas ligjit për një trup absolutisht të zi me temperaturë 3 K tregon se ky rrezatim nuk është rrezatim i transformuar i yjeve, mjegullnajave dhe galaktikave, por është një substancë e pavarur që mbush hapësirën e universit. . Prandaj, quhet rrezatim i sfondit.
Rrezatimi CMB është rrezatim i sfondit të mikrovalës që është i njëjtë në të gjitha drejtimet dhe ka një spektër karakteristik të një trupi të zi në një temperaturë prej ~ 2.7 K.
Besohet se nga ky rrezatim mund të zbulohet përgjigja e pyetjes: nga erdhi? Në fakt, rrezatimi kozmik i sfondit të mikrovalës është ajo që mbetet nga "ndërtimi i Universit" kur filloi të shfaqej pas zgjerimit të plazmës së nxehtë të dendur. Për ta bërë më të lehtë të kuptojmë se çfarë është rrezatimi kozmik i sfondit të mikrovalës, le ta krahasojmë atë me mbetjet e aktivitetit njerëzor. Për shembull, një person shpik diçka, të tjerët e blejnë, e përdorin dhe i hedhin mbeturinat. Pra, mbeturinat (vetë rezultati i jetës njerëzore) janë një analog i rrezatimit kozmik të sfondit të mikrovalës. Ju mund të zbuloni gjithçka nga mbeturinat - ku ishte një person në një periudhë të caktuar kohore, çfarë hante, çfarë kishte veshur dhe madje edhe për çfarë po fliste. Gjithashtu, rrezatimi kozmik i sfondit të mikrovalës. Bazuar në vetitë e tij, shkencëtarët po përpiqen të krijojnë një pamje të momentit të shpërthimit të madh, e cila mund të japë një përgjigje për pyetjen: si u shfaq Universi? Por megjithatë, ligjet e ruajtjes së energjisë krijojnë disa mosmarrëveshje rreth origjinës së universit, sepse asgjë nuk vjen nga askund dhe nuk shkon askund. Dinamika e universit tonë është tranzicioni, ndryshimet në vetitë dhe gjendjet. Kjo mund të vërehet edhe në planetin tonë. Për shembull, rrufeja e topit shfaqet në një re me grimca uji?! Si? Si mund të jetë kjo? Askush nuk mund të shpjegojë origjinën e disa ligjeve. Ka vetëm momente të zbulimit të këtyre ligjeve, ashtu si historia e zbulimit të rrezatimit kozmik të sfondit mikrovalor.
Fakte historike rreth studimit të rrezatimit kozmik të sfondit të mikrovalës
CMB u përmend për herë të parë nga Georgiy Antonovich Gamow (George Gamow) kur u përpoq të shpjegonte teorinë e shpërthimit të madh. Ai supozoi se disa rrezatime të mbetura mbushnin hapësirën e një universi gjithnjë në zgjerim. Në vitin 1941, ndërsa studionte përthithjen e njërit prej yjeve në grupimin Ophiuchus, Andrew McKellar vuri re linjat spektrale të absorbimit të dritës që korrespondonin me një temperaturë prej 2.7 K. Në vitin 1948, Georgi Gamow, Ralph Alfert dhe Robert Herman vendosën temperaturën e Rrezatimi kozmik i sfondit të mikrovalës në 5 K. Më vonë Georgy Gamow sugjeroi një temperaturë më të vogël se ajo e njohur prej 3 K. Por ky ishte vetëm një studim sipërfaqësor i këtij fakti, i panjohur për askënd në atë kohë. Në fillim të viteve '60, Robert Dicke dhe Yakov Zeldovich morën të njëjtat rezultate si Gamow duke regjistruar valë, intensiteti i rrezatimit të të cilave nuk varej nga koha. Mendjet kureshtare të shkencëtarëve duhej të krijonin një radio teleskop të veçantë për të regjistruar më saktë rrezatimin e sfondit të mikrovalës kozmike. Në fillim të viteve 80, me zhvillimin e industrisë hapësinore, rrezatimi kozmik i sfondit të mikrovalës filloi të studiohej më me kujdes nga një anije kozmike. Ishte e mundur të përcaktohet vetia e izotropisë së rrezatimit të sfondit të mikrovalës kozmike (të njëjtat veti në të gjitha drejtimet, për shembull, 5 hapa në veri në 10 sekonda dhe 5 hapa në jug në 10 sekonda). Sot vazhdojnë studimet e vetive të studimit të relikteve dhe historisë së shfaqjes së saj.
Çfarë veti ka rrezatimi relikt?
Spektri CMB nga të dhënat e marra duke përdorur instrumentin FIRAS në bordin e satelitit COBE
Spektri i rrezatimit kozmik të sfondit të mikrovalës është 2.75 Kelvin, i cili është i ngjashëm me blozën e ftohur në këtë temperaturë. Një substancë e tillë gjithmonë thith rrezatimin (dritën) që bie mbi të, pavarësisht se si ndikoni në të. Ose ngjiteni në një spirale magnetike, hidheni në një bombë bërthamore ose ndriçojeni me një prozhektues. Një trup i tillë lëshon gjithashtu pak rrezatim. Por kjo vërteton vetëm faktin se asgjë nuk është absolute. Ju gjithmonë mund të nxirrni një ligj ideal për një kohë pafundësisht të gjatë, të arrini maksimumin e një vetie të caktuar të diçkaje, por një sasi e vogël inercie do të mbetet gjithmonë.
Fakte interesante në lidhje me studimin e rrezatimit kozmik të sfondit të mikrovalës
Frekuenca maksimale e rrezatimit të sfondit të mikrovalës kozmike u regjistrua në 160.4 GHz, që është e barabartë me një valë 1.9 mm. Dhe dendësia e një rrezatimi të tillë është 400-500 fotone për cm 3. Rrezatimi CMB është rrezatimi më i vjetër, më i lashtë që mund të vërehet në përgjithësi në univers. Secilës grimcë iu deshën 400,000 vjet për të arritur në Tokë. Jo kilometra, por vite! Sipas vëzhgimeve satelitore dhe llogaritjeve matematikore, rrezatimi kozmik i sfondit të mikrovalës duket se qëndron ende, dhe të gjitha galaktikat dhe yjësitë lëvizin në lidhje me të me shpejtësi të mëdha, në rendin e qindra kilometrave në sekondë. Është si të shikosh një tren në lëvizje nga dritarja. Temperatura e rrezatimit të sfondit mikrovalor kozmik në drejtim të yjësisë është 0,1% më e lartë, dhe në drejtim të kundërt është 0,1% më e ulët. Kjo shpjegon lëvizjen e Diellit drejt kësaj konstelacioni në lidhje me sfondin relikt.
Çfarë na jep studimi i rrezatimit kozmik të sfondit mikrovalor?
Universi i hershëm ishte i ftohtë, shumë i ftohtë. Pse universi ishte kaq i ftohtë dhe çfarë ndodhi kur filloi zgjerimi i universit? Mund të supozohet se për shkak të shpërthimit të madh, një sasi e madhe e grumbujve të energjisë u lëshuan jashtë universit, më pas Universi u ftoh, pothuajse ngriu, por me kalimin e kohës, energjia filloi të mblidhej përsëri në grumbuj, dhe një reagim i caktuar u ngrit, i cili nisi procesin e zgjerimit të universit. Atëherë nga vjen materia e errët dhe a ndërvepron ajo me rrezatimin kozmik të sfondit të mikrovalës? Ndoshta rrezatimi kozmik i sfondit të mikrovalës është rezultat i dekompozimit të materies së errët, gjë që është më logjike sesa rrezatimi i mbetur i shpërthimit të madh. Meqenëse energjia e errët mund të jetë antimaterie dhe grimcat e materies së errët, duke u përplasur me grimcat e materies, formojnë rrezatim në botën materiale dhe antimateriale, të ngjashme me rrezatimin relikt. Sot, kjo është fusha më e fundit, e paeksploruar e shkencës në të cilën mund të arrihet sukses dhe të ngulitet në historinë e shkencës dhe shoqërisë.
Rrezatimi i sfondit të mikrovalës (rrezatimi relikt)
- hapësirë rrezatimi që ka një spektër karakteristik për një temperaturë prej përafërsisht. ZK; përcakton intensitetin e rrezatimit të sfondit të Universit në rrezen e radios me valë të shkurtër (në valët centimetër, milimetër dhe nënmilimetër). Karakterizohet nga shkalla më e lartë e izotropisë (intensiteti është pothuajse i njëjtë në të gjitha drejtimet). Zbulimi i M. f. Dhe. (A. Penzias, R. Wilson, 1965, SHBA) konfirmoi të ashtuquajturën. , dha provat më të rëndësishme eksperimentale në favor të konceptit të izotropisë së zgjerimit të Universit dhe homogjenitetit të tij në shkallë të mëdha (shih).Sipas modelit të Universit të nxehtë, lënda e Universit në zgjerim kishte në të kaluarën një densitet shumë më të lartë se tani dhe një temperaturë jashtëzakonisht të lartë. Në T> 10 8 K primar, i përbërë nga protone, jone helium dhe elektrone, që lëshonin, shpërndanin dhe thithnin vazhdimisht fotone, ishte në emetim të plotë. Gjatë zgjerimit të mëvonshëm të Universit, temperatura e plazmës dhe rrezatimit ra. Ndërveprimi i grimcave me fotonet nuk kishte më kohë për të ndikuar ndjeshëm në spektrin e rrezatimit gjatë kohës karakteristike të zgjerimit (Universi për sa i përket rrezatimit bremsstrahlung deri në këtë kohë ishte bërë shumë më i vogël se uniteti). Sidoqoftë, edhe në mungesë të plotë të ndërveprimit të rrezatimit me lëndën gjatë zgjerimit të Universit, spektri i rrezatimit të trupit të zi mbetet trup i zi, vetëm temperatura e rrezatimit zvogëlohet. Ndërsa temperatura i kaloi 4000 K, substanca primare u jonizua plotësisht, diapazoni i fotoneve nga një ngjarje shpërndarjeje në tjetrën ishte shumë më pak. Në 4000 K, protonet dhe elektronet humbën, plazma u shndërrua në një përzierje të atomeve neutrale të hidrogjenit dhe heliumit dhe Universi u bë plotësisht transparent ndaj rrezatimit. Gjatë zgjerimit të mëtejshëm të tij, temperatura e rrezatimit vazhdoi të bjerë, por natyra e rrezatimit me trup të zi u ruajt si një relike, si një "kujtim" i periudhës së hershme të evolucionit të botës. Ky rrezatim u zbulua fillimisht në një valë prej 7,35 cm, dhe më pas në valë të tjera (nga 0,6 mm në 50 cm).
Temperatura e M.f. Dhe. me një saktësi prej 10% rezultoi e barabartë me 2.7 K. Mesatarisht. energjia e fotoneve të këtij rrezatimi është jashtëzakonisht e ulët - 3000 herë më pak se energjia e fotoneve të dritës së dukshme, por numri i fotoneve është M.f. Dhe. shumë i madh. Për çdo atom në Univers ka ~ 10 9 fotone të M.f. Dhe. (mesatarisht 400-500 fotone për 1 cm3).
Së bashku me metodën e drejtpërdrejtë për përcaktimin e temperaturës së M. f. Dhe. - sipas lakores së shpërndarjes së energjisë në spektrin e rrezatimit (shih), ekziston edhe një metodë indirekte - sipas popullatës së niveleve më të ulëta të energjisë të molekulave në mjedisin ndëryjor. Kur një foton absorbohet nga M.f. Dhe. molekula lëviz nga baza. gjendje në një gjendje të emocionuar. Sa më e lartë të jetë temperatura e rrezatimit, aq më e lartë është dendësia e fotoneve me energji të mjaftueshme për të ngacmuar molekulat dhe aq më i madh është proporcioni i tyre në nivelin e ngacmuar. Nga numri i molekulave të ngacmuara (popullsia e niveleve) mund të gjykohet temperatura e rrezatimit emocionues. Kështu, vëzhgimet optike. Linjat e absorbimit të cianit ndëryjor (CN) tregojnë se nivelet e tij më të ulëta të energjisë janë të populluara sikur molekulat CN të ishin në një fushë të rrezatimit të trupit të zi me tre gradë. Ky fakt u vërtetua (por jo plotësisht i kuptuar) në vitin 1941, shumë kohë përpara zbulimit të M. f. Dhe. vëzhgime të drejtpërdrejta.As yjet dhe galaktikat radio, as ndërgalaktikat e nxehta. gazi, as riemetimi i dritës së dukshme nga pluhuri ndëryjor nuk mund të prodhojë rrezatim që i afrohet f magnetike. i.: energjia totale e këtij rrezatimi është shumë e lartë dhe spektri i tij nuk është i ngjashëm as me spektrin e yjeve dhe as me spektrin e burimeve të radios (Fig. 1). Kjo, si dhe mungesa pothuajse e plotë e luhatjeve të intensitetit në të gjithë sferën qiellore (luhatje këndore në shkallë të vogël), vërteton origjinën kozmologjike, relikte të f magnetike. Dhe.
Luhatjet e M. f. Dhe.
Zbulimi i diferencave të vogla në intensitetin e M. f. i., i marrë nga pjesë të ndryshme të sferës qiellore, do të na lejonte të nxjerrim një sërë përfundimesh në lidhje me natyrën e shqetësimeve parësore në materie, të cilat më pas çuan në formimin e galaktikave dhe grupimeve të galaktikave. Galaktikat moderne dhe grupimet e tyre u formuan si rezultat i rritjes së inhomogjeniteteve të parëndësishme të amplitudës në densitetin e materies që ekzistonte përpara rikombinimit të hidrogjenit në Univers. Për çdo kozmologjik model, mund të gjendet ligji i rritjes së amplitudës së inhomogjeniteteve gjatë zgjerimit të Universit. Nëse e dini se cilat ishin amplituda e johomogjenitetit të substancës në momentin e rikombinimit, mund të përcaktoni se sa kohë iu desh të rriteshin dhe të bëheshin të rendit të unitetit. Pas kësaj, zonat me një densitet dukshëm më të lartë se mesatarja duhet të ishin dalluar nga sfondi i përgjithshëm i zgjerimit dhe të krijonin galaktikat dhe grupimet e tyre. Vetëm rrezatimi relikt mund të "tregojë" për amplituda e inhomogjeniteteve të densitetit fillestar në momentin e rikombinimit. Meqenëse para rikombinimit rrezatimi ishte i lidhur ngushtë me materien (elektronet shpërndanin fotone), inhomogjenitetet në shpërndarjen hapësinore të materies çuan në inhomogjenitete në densitetin e energjisë së rrezatimit, d.m.th., në ndryshime në temperaturën e rrezatimit në rajone të Universit me densitet të ndryshme. Kur, pas rikombinimit, substanca pushoi së bashkëveprimin me rrezatimin dhe u bë transparente ndaj tij, M. f. Dhe. duhet të kishte ruajtur të gjitha informacionet rreth inhomogjeniteteve të densitetit në Univers gjatë periudhës së rikombinimit. Nëse ekzistonin inhomogjenitete, atëherë temperatura e M.f. Dhe. duhet të luhatet dhe të varet nga drejtimi i vëzhgimit. Megjithatë, eksperimentet për të zbuluar luhatjet e pritshme nuk kanë ende saktësi mjaft të lartë. Ato ofrojnë vetëm kufijtë e sipërm për vlerat e luhatjeve. Në shkallë të vogla këndore (nga një minutë harku deri në gjashtë shkallë harku), luhatjet nuk i kalojnë 10 -4 K. Kërkimi i luhatjeve të f magnetike. Dhe. janë gjithashtu të ndërlikuara nga fakti se elementët kozmikë diskretë kontribuojnë në luhatjet e sfondit. burimet radio, rrezatimi i atmosferës së Tokës luhatet etj Eksperimentet në shkallë të mëdha këndore treguan gjithashtu se temperatura e M. f. Dhe. praktikisht e pavarur nga drejtimi i vëzhgimit: devijimet nuk e kalojnë K. Të dhënat e marra bënë të mundur uljen e vlerësimit të shkallës së anizotropisë së zgjerimit të universit me 100 herë në krahasim me vlerësimin nga vëzhgimet e drejtpërdrejta të galaktikave "shpërndarëse". .
M. f. Dhe. si "eter i ri".
M. f. Dhe. izotropik vetëm në sistemin koordinativ të lidhur me galaktikat "shpërndarëse", në të ashtuquajturat. sistemi referues shoqërues (ky sistem zgjerohet së bashku me Universin). Në çdo sistem tjetër koordinativ, intensiteti i rrezatimit varet nga drejtimi. Ky fakt hap mundësinë e matjes së shpejtësisë së Diellit në raport me sistemin koordinativ të lidhur me fushën magnetike. Dhe. Në të vërtetë, për shkak të efektit Doppler, fotonet që përhapen drejt një vëzhguesi në lëvizje kanë një energji më të lartë se ato që e kapin atë, pavarësisht nga fakti se në një sistem të lidhur me f magnetike. i., energjitë e tyre janë të barabarta. Prandaj, temperatura e rrezatimit për një vëzhgues të tillë rezulton të varet nga drejtimi: , ku T 0 - Mërkurë në të gjithë temperaturën e rrezatimit të qiellit, v- shpejtësia e vëzhguesit, - këndi ndërmjet vektorit të shpejtësisë dhe drejtimit të vëzhgimit.
Anizotropia e dipolit e rrezatimit të sfondit kozmik të mikrovalës, e lidhur me lëvizjen e sistemit diellor në lidhje me fushën e këtij rrezatimi, tani është vendosur në mënyrë të vendosur (Fig. 2): në drejtim të plejadës Leo, temperatura e M.f. Dhe. është 3,5 mK më i lartë se mesatarja, dhe në drejtim të kundërt (yjësia Ujori) është e njëjta sasi nën mesataren. Rrjedhimisht, Dielli (së bashku me Tokën) lëviz në lidhje me funksionin magnetik. Dhe. me një shpejtësi prej përafërsisht. 400 km/s drejt konstelacionit të Luanit. Saktësia e vëzhgimeve është aq e lartë saqë eksperimentuesit regjistrojnë shpejtësinë e Tokës rreth Diellit si 30 km/s. Marrja parasysh e shpejtësisë së lëvizjes së Diellit rreth qendrës së galaktikës bën të mundur përcaktimin e shpejtësisë së lëvizjes së galaktikës në raport me f magnetike. Dhe. Është 600 km/s. Në parim, ekziston një metodë që lejon dikë të përcaktojë shpejtësitë e grupimeve të pasura të galaktikave në lidhje me CMB (shih).
Spektri M. f. Dhe.
Në Fig. Tabela 1 tregon të dhënat ekzistuese eksperimentale mbi M. f. Dhe. dhe kurba e Plankut të shpërndarjes së energjisë në spektrin e rrezatimit ekuilibër të një trupi absolutisht të zi me temperaturë 2,7 K. Pozicionet e pikave eksperimentale janë në përputhje të mirë me ato teorike. i shtrembër. Kjo siguron mbështetje të fortë për modelin e Universit të nxehtë.
Vini re se në rangun e valëve centimetrale dhe decimetër, matjet e temperaturës M. f. Dhe. e mundur nga sipërfaqja e Tokës duke përdorur teleskopë radio. Në milimetër dhe veçanërisht në kufijtë nënmilimetër, rrezatimi atmosferik ndërhyn në vëzhgimet e fizikës magnetike. dhe., prandaj, matjet kryhen me brez të gjerë, të montuara në balona (cilindra) dhe raketa. Të dhëna të vlefshme për spektrin e M. f. Dhe. në rajonin milimetrik janë marrë nga vëzhgimet e linjave të absorbimit të molekulave të mediumit ndëryjor në spektrat e yjeve të nxehtë. Doli se kryesore kontribut në densitetin e energjisë të M. f. Dhe. prodhon rrezatim nga 6 deri në 0,6 mm, temperatura e të cilit është afër 3 K. Në këtë diapazon të gjatësisë valore, dendësia e energjisë e magnetike f. Dhe. =0,25 eV/cm 3 .
Shumë nga kozmologjike parashikojnë teoritë dhe teoritë e formimit të galaktikave, të cilat marrin në konsideratë proceset e materies dhe antimateries, shpërndarjen e lëvizjeve potenciale të zhvilluara, në shkallë të gjerë, avullimin e masave të vogla primare, prishjen e atyre të paqëndrueshme. çlirimi i energjisë në fazat e hershme të zgjerimit të Universit. Në të njëjtën kohë, çdo lëshim i energjisë align="absmiddle" width="127" height="18"> në fazën kur temperatura e M.f. Dhe. varionte nga deri në 3 K, duhet të kishte shtrembëruar dukshëm spektrin e trupit të zi. Kështu, spektri i M. f. Dhe. mbart informacione për historinë termike të Universit. Për më tepër, ky informacion rezulton të jetë i diferencuar: çlirimi i energjisë në secilën nga tre fazat e zgjerimit (K; 3T 4000 K). Ka shumë pak fotone të tillë energjikë (~10 -9 nga numri i tyre i përgjithshëm). Prandaj, rrezatimi i rikombinimit që lind nga formimi i atomeve neutrale duhet të ketë shtrembëruar shumë spektrin e fushës magnetike. Dhe. në valët 250 mikron.Substanca mund të përjetojë një tjetër ngrohje gjatë formimit të galaktikave. Spektri M. f. Dhe. në të njëjtën kohë, ai gjithashtu mund të ndryshojë, pasi shpërndarja e fotoneve relikte nga elektronet e nxehtë rrit energjinë e fotoneve (shih). Ndryshime veçanërisht të forta ndodhin në këtë rast në rajonin me valë të shkurtër të spektrit. Një nga kthesat që demonstron shtrembërim të mundshëm të spektrit të M. f. i., treguar në Fig. 1 (lakore e ndërprerë). Ndryshimet e disponueshme në spektrin e M. f. Dhe. tregoi se ngrohja dytësore e materies në Univers ndodhi shumë më vonë se rikombinimi.
M. f. Dhe. dhe rrezet kozmike.
Kozmike rrezet (protonet dhe bërthamat me energji të lartë; elektronet ultra-relativiste që përcaktojnë emetimin radio të galaktikave tona dhe të tjera në rrezen e njehsorit) mbartin informacione rreth proceseve gjigante shpërthyese në yje dhe bërthama galaktike, gjatë të cilave ato lindin. Siç doli, jetëgjatësia e grimcave me energji të lartë në Univers varet kryesisht nga fotonet e fushës magnetike. i., me energji të ulët, por jashtëzakonisht të shumtë - ka një miliard herë më shumë prej tyre sesa atome në Univers (ky raport ruhet gjatë zgjerimit të Universit). Në përplasjen e elektroneve ultrarelativiste, kozmike. rrezet me fotone M. f. Dhe. ndodh një rishpërndarje e energjisë dhe momentit. Energjia e fotonit rritet shumë herë, dhe fotoni i radios shndërrohet në një foton me rreze x. rrezatimi, energjia e elektronit ndryshon në mënyrë të parëndësishme. Ndërsa ky proces përsëritet shumë herë, elektroni gradualisht humbet gjithë energjinë e tij. Vëzhguar nga satelitët dhe raketat me rreze X. Rrezatimi i sfondit duket se është pjesërisht për shkak të këtij procesi.
Protonet dhe bërthamat e energjive ultra të larta janë gjithashtu subjekt i ndikimit të fotoneve M.f. i.: me përplasjet me to, bërthamat ndahen, dhe përplasjet me protone çojnë në lindjen e grimcave të reja (çifte elektron-pozitron, -mezone, etj.). Si rezultat, energjia e protonit zvogëlohet shpejt në pragun, nën të cilin lindja e grimcave bëhet e pamundur sipas ligjeve të ruajtjes së energjisë dhe momentit. Është me këto procese që janë praktike mungesa në hapësirë rrezet e grimcave me energji 10-20 eV, si dhe një numër i vogël bërthamash të rënda.
Lit.:
Zeldovich Ya.B., Modeli "Hot" i Universit, UFN, 1966, v. 89, v. 4, fq. 647; Weinberg S., Tre minutat e para, përkth. nga anglishtja, M., 1981.
RREZATIMI I Sfondit
RREZATIMI I Sfondit, rrezatimi që është i pranishëm në mjedis në kushte normale. Duhet të merret parasysh kur matni rrezatimin që buron nga ndonjë burim i veçantë. Në Tokë, rrezatimi i sfondit shkaktohet nga prishja e shkëmbinjve radioaktivë që ndodhin natyrshëm. Në hapësirë, i ashtuquajturi "sfond mikrovalor" i atribuohet ndikimit të "Big BANG".
Fjalor enciklopedik shkencor dhe teknik.
Shihni se çfarë është "RREZIMI I SHFUNDIT" në fjalorë të tjerë:
Në astrofizikë, rrezatimi elektromagnetik i përhapur dhe praktikisht izotropik nga Universi. Spektri i rrezatimit të sfondit shtrihet nga valët e gjata të radios deri te rrezet gama. Kontributet në rrezatimin e sfondit mund të vijnë nga largësi individualisht të padallueshme... ... Fjalori i madh enciklopedik
rrezatimi i sfondit- Rrezatim niveli i të cilit është dukshëm më i ulët se sinjali i dobishëm. [L.M. Nevdyaev. Teknologjitë e telekomunikacionit. Libër referimi i fjalorit shpjegues anglisht-rusisht. Redaktuar nga Yu.M. Gornostaeva. Moskë, 2002] Temat e telekomunikacionit, konceptet themelore EN... ... Udhëzues teknik i përkthyesit
Në astrofizikë, rrezatimi elektromagnetik i përhapur dhe praktikisht izotropik nga Universi. Spektri i rrezatimit të sfondit shtrihet nga valët e gjata të radios deri te rrezet gama. Objektet e largëta individualisht të padallueshme mund të kontribuojnë në rrezatimin e sfondit... ... Fjalor Enciklopedik
rrezatimi i sfondit- rrezatimi i sfondit rus (s), sfondi (m) i rrezatimit jonizues; rrezatimi i sfondit (g); sfond radioaktiv (m) eng sfond rrezatimi fra rayonnement (m) de fond, rayonnement (m) jonizues natyral deu Hintergrundstrahlung (f) spa radiación (f) de fondo ... Siguria dhe shëndeti në punë. Përkthim në anglisht, frëngjisht, gjermanisht, spanjisht
rrezatimi i sfondit- foninė spinduliuotė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. rrezatimi i sfondit vok. Nulleffektstrahlung, f; Untergrundstrahlung, f rus. rrezatim sfondi, n pranc. rayonnement ambiant, m … Fizikos terminų žodynas
rrezatimi i sfondit- Rrezatimi i regjistruar nga një detektor në mungesë të burimeve radioaktive, rrezatimi i të cilave duhet të matet ... Fjalor shpjegues terminologjik politeknik
Në astrofizikë, elektriciteti difuz dhe praktikisht izotropik. mag. rrezatimi nga universi. Spektri F. dhe. shtrihet nga valët e gjata të radios deri te rrezet gama. Kontributi për F. dhe. mund të prodhojë burime të largëta të padallueshme veçmas dhe të shpërndajë ajër (gaz, pluhur),... ... Shkenca natyrore. Fjalor Enciklopedik
Kozmologjia Epoka e universit Big Bang Distanca konvergjente CMB Ekuacioni kozmologjik i gjendjes Energjia e errët Masa e fshehur Universi i Friedmann Parimi kozmologjik Modelet kozmologjike Formimi ... Wikipedia
Rrezatimi CMB
Rrezatimi ekstragalaktik i sfondit mikrovalor ndodh në rangun e frekuencës nga 500 MHz në 500 GHz, që korrespondon me gjatësi vale nga 60 cm në 0,6 mm. Ky rrezatim i sfondit mbart informacion në lidhje me proceset që ndodhën në Univers përpara formimit të galaktikave, kuazareve dhe objekteve të tjera. Ky rrezatim, i quajtur rrezatimi i sfondit të mikrovalës kozmike, u zbulua në vitin 1965, megjithëse u parashikua në vitet 40 nga George Gamow dhe është studiuar nga astronomët për dekada.
Në Universin në zgjerim, dendësia mesatare e materies varet nga koha - në të kaluarën ishte më e lartë. Megjithatë, gjatë zgjerimit, jo vetëm dendësia, por edhe energjia termike e substancës ndryshon, që do të thotë se në fazën e hershme të zgjerimit Universi ishte jo vetëm i dendur, por edhe i nxehtë. Si pasojë, në kohën tonë duhet të ketë një rrezatim të mbetur, spektri i të cilit është i njëjtë me spektrin e një trupi absolutisht të ngurtë dhe ky rrezatim duhet të jetë shumë izotropik. Në vitin 1964, A.A Penzias dhe R. Wilson, duke testuar një antenë të ndjeshme radio, zbuluan rrezatim shumë të dobët të sfondit të mikrovalës, të cilin ata nuk mund ta heqin qafe në asnjë mënyrë. Temperatura e tij doli të jetë 2.73 K, që është afër vlerës së parashikuar. Nga eksperimentet e izotropisë u tregua se burimi i rrezatimit të sfondit të mikrovalës nuk mund të gjendet brenda galaktikës, pasi atëherë duhet të vërehet një përqendrim i rrezatimit drejt qendrës së galaktikës. Burimi i rrezatimit nuk mund të gjendet brenda sistemit diellor, sepse Do të kishte një ndryshim ditor në intensitetin e rrezatimit. Për shkak të kësaj, u arrit një përfundim në lidhje me natyrën ekstragalaktike të këtij rrezatimi të sfondit. Kështu, hipoteza e një universi të nxehtë mori një bazë vëzhgimi.
Për të kuptuar natyrën e rrezatimit kozmik të sfondit mikrovalor, është e nevojshme t'i drejtohemi proceseve që ndodhën në fazat e hershme të zgjerimit të Universit. Le të shqyrtojmë se si ndryshuan kushtet fizike në Univers gjatë procesit të zgjerimit.
Tani çdo centimetër kub i hapësirës përmban rreth 500 fotone relikte, dhe ka shumë më pak lëndë për vëllim. Meqenëse raporti i numrit të fotoneve me numrin e barioneve ruhet gjatë procesit të zgjerimit, por energjia e fotoneve gjatë zgjerimit të universit zvogëlohet me kalimin e kohës për shkak të zhvendosjes së kuqe, mund të konkludojmë se në një kohë në në të kaluarën, dendësia e energjisë e rrezatimit ishte më e madhe se dendësia e energjisë e grimcave të materies. Kjo kohë quhet faza e rrezatimit në evolucionin e Universit. Faza e rrezatimit karakterizohej nga barazia e temperaturës së substancës dhe rrezatimit. Në atë kohë, rrezatimi përcaktoi plotësisht natyrën e zgjerimit të Universit. Rreth një milion vjet pasi filloi zgjerimi i Universit, temperatura ra në disa mijëra gradë dhe u bë një rikombinim i elektroneve, të cilat më parë ishin grimca të lira, me protonet dhe bërthamat e heliumit, d.m.th. formimi i atomeve. Universi është bërë transparent ndaj rrezatimit, dhe është ky rrezatim që ne tani zbulojmë dhe e quajmë rrezatim relikt. Vërtetë, që nga ajo kohë, për shkak të zgjerimit të Universit, fotonet e kanë ulur energjinë e tyre me rreth 100 herë. Në mënyrë figurative, kuantet e sfondit të mikrovalës kozmike "ngulitën" epokën e rikombinimit dhe mbartin informacione të drejtpërdrejta për të kaluarën e largët.
Pas rikombinimit, materia filloi të evoluojë në mënyrë të pavarur për herë të parë, pavarësisht nga rrezatimi, dhe dendësitë filluan të shfaqen në të - embrionet e galaktikave të ardhshme dhe grupimet e tyre. Kjo është arsyeja pse eksperimentet për të studiuar vetitë e rrezatimit kozmik të sfondit të mikrovalës - spektri i tij dhe luhatjet hapësinore - janë kaq të rëndësishme për shkencëtarët. Përpjekjet e tyre nuk ishin të kota: në fillim të viteve '90. Eksperimenti hapësinor rus Relikt-2 dhe amerikani Kobe zbuluan ndryshime në temperaturën e rrezatimit kozmik të sfondit mikrovalor të zonave fqinje të qiellit, dhe devijimi nga temperatura mesatare është vetëm rreth një e mijëta e përqindjes. Këto ndryshime të temperaturës përmbajnë informacion në lidhje me devijimin e densitetit të materies nga vlera mesatare gjatë epokës së rikombinimit. Pas rikombinimit, lënda në Univers u shpërnda pothuajse në mënyrë të barabartë, dhe aty ku dendësia ishte të paktën pak mbi mesataren, tërheqja ishte më e fortë. Ishin ndryshimet e densitetit që më pas çuan në formimin e strukturave në shkallë të gjerë, grupimeve galaktikash dhe galaktikave individuale të vëzhguara në Univers. Sipas ideve moderne, galaktikat e para duhet të ishin formuar në një epokë që korrespondon me zhvendosjet e kuqe nga 4 në 8.
A ka një shans për të parë edhe më tej në epokën para rikombinimit? Deri në momentin e rikombinimit, ishte presioni i rrezatimit elektromagnetik që krijoi kryesisht fushën gravitacionale që ngadalësoi zgjerimin e Universit. Në këtë fazë, temperatura ndryshonte në përpjesëtim të zhdrejtë me rrënjën katrore të kohës që ka kaluar që nga fillimi i zgjerimit. Le të shqyrtojmë me radhë fazat e ndryshme të zgjerimit të Universit të hershëm.
Në një temperaturë prej afërsisht 1013 Kelvin, çifte grimcash dhe antigrimcash të ndryshme lindën dhe u asgjësuan në Univers: protone, neutrone, mesone, elektrone, neutrinot, etj. Kur temperatura ra në 5*1012 K, pothuajse të gjithë protonet dhe neutronet ishin asgjësuar, duke u kthyer në kuantë rrezatimi; Mbetën vetëm ato për të cilat "nuk kishte mjaftueshëm" antigrimca. Është nga këto protone dhe neutrone "të tepërta" që përbëhet kryesisht materia e Universit modern të vëzhgueshëm.
Në T = 2 * 1010 K, neutrinot gjithëpërfshirëse pushuan së bashkëveprimin me materien - që nga ai moment duhej të kishte mbetur një "sfond neutrino relikt", i cili mund të jetë në gjendje të zbulohet gjatë eksperimenteve të ardhshme të neutrinos.
Gjithçka që sapo u diskutua ndodhi në temperatura ultra të larta në sekondën e parë pasi filloi zgjerimi i Universit. Disa sekonda pas "lindjes" së Universit, filloi epoka e nukleosintezës primare, kur u formuan bërthamat e deuteriumit, heliumit, litiumit dhe beriliumit. Ai zgjati afërsisht tre minuta, dhe rezultati kryesor i tij ishte formimi i bërthamave të heliumit (25% e masës së të gjithë materies në Univers). Elementët e mbetur, më të rëndë se heliumi, përbënin një pjesë të papërfillshme të substancës - rreth 0.01%.
Pas epokës së nukleosintezës dhe para epokës së rikombinimit (rreth 106 vjet), ndodhi një zgjerim dhe ftohje e qetë e Universit, dhe më pas - qindra miliona vjet pas fillimit - u shfaqën galaktikat dhe yjet e para.
Në dekadat e fundit, zhvillimi i kozmologjisë dhe fizikës elementare të grimcave ka bërë të mundur që teorikisht të merret në konsideratë periudha fillestare, "e papritur" e zgjerimit të Universit. Rezulton se në fillimin e zgjerimit, kur temperatura ishte tepër e lartë (më shumë se 1028 K), Universi mund të ishte në një gjendje të veçantë në të cilën u zgjerua me nxitim, dhe energjia për njësi vëllimi mbeti konstante. Kjo fazë e zgjerimit u quajt inflacioniste. Një gjendje e tillë e materies është e mundur nën një kusht - presion negativ. Faza e zgjerimit ultra të shpejtë të inflacionit mbuloi një periudhë të vogël kohore: ajo përfundoi në rreth 10-36 s. Besohet se "lindja" e vërtetë e grimcave elementare të materies në formën në të cilën ne i njohim tani ndodhi menjëherë pas përfundimit të fazës inflacioniste dhe u shkaktua nga prishja e fushës hipotetike. Pas kësaj, zgjerimi i Universit vazhdoi me inerci.
Hipoteza e universit inflacioniste i përgjigjet një numri pyetjesh të rëndësishme në kozmologji që deri vonë konsideroheshin paradokse të pashpjegueshme, në veçanti çështjes së shkakut të zgjerimit të universit. Nëse në historinë e tij Universi me të vërtetë kaloi një epokë kur kishte një presion të madh negativ, atëherë graviteti në mënyrë të pashmangshme duhet të kishte shkaktuar jo tërheqje, por zmbrapsje të ndërsjellë të grimcave materiale. Dhe kjo do të thotë se Universi filloi të zgjerohej me shpejtësi, në mënyrë shpërthyese. Natyrisht, modeli i Universit inflacionist është vetëm një hipotezë: edhe një verifikim indirekt i dispozitave të tij kërkon instrumente që thjesht nuk janë krijuar ende. Sidoqoftë, ideja e zgjerimit të përshpejtuar të Universit në fazën më të hershme të evolucionit të tij ka hyrë fort në kozmologjinë moderne.
Duke folur për Universin e hershëm, ne transportohemi befas nga shkallët më të mëdha kozmike në rajonin e mikrobotës, i cili përshkruhet nga ligjet e mekanikës kuantike. Fizika e grimcave elementare dhe energjive ultra të larta është e ndërthurur ngushtë në kozmologji me fizikën e sistemeve gjigante astronomike. Më e madhja dhe më e vogla janë të lidhura këtu me njëra-tjetrën. Kjo është bukuria mahnitëse e botës sonë, plot lidhje të papritura dhe unitet të thellë.
Manifestimet e jetës në Tokë janë jashtëzakonisht të ndryshme. Jeta në Tokë përfaqësohet nga krijesa bërthamore dhe parabërthamore, një dhe shumëqelizore; shumëqelizore, nga ana tjetër, përfaqësohen nga kërpudhat, bimët dhe kafshët. Secila prej këtyre mbretërive bashkon lloje, klasa, rende, familje, gjini, specie, popullata dhe individë të ndryshëm.
Në të gjithë diversitetin në dukje të pafund të gjallesave, mund të dallohen disa nivele të ndryshme të organizimit të gjallesave: molekular, qelizor, ind, organ, ontogjenetik, popullsi, specie, biogjeocenotik, biosferë. Nivelet e listuara theksohen për lehtësi studimi. Nëse përpiqemi të identifikojmë nivelet kryesore, duke reflektuar jo aq nivelet e studimit, sa nivelet e organizimit të jetës në Tokë, atëherë kriteri kryesor për një identifikim të tillë duhet të jetë prania e strukturave specifike elementare, diskrete dhe fenomeneve elementare. Me këtë qasje, rezulton të jetë e nevojshme dhe e mjaftueshme të dallohen nivelet gjenetike molekulare, ontogjenetike, të specieve të popullsisë dhe biogjeocenotike (N.V. Timofeev-Resovsky dhe të tjerët).
Niveli gjenetik molekular. Gjatë studimit të këtij niveli, me sa duket, qartësia më e madhe u arrit në përcaktimin e koncepteve bazë, si dhe në identifikimin e strukturave dhe dukurive elementare. Zhvillimi i teorisë kromozomale të trashëgimisë, analiza e procesit të mutacionit dhe studimi i strukturës së kromozomeve, fagëve dhe viruseve zbuluan tiparet kryesore të organizimit të strukturave elementare gjenetike dhe fenomeneve të lidhura me to. Dihet se strukturat kryesore në këtë nivel (kodet e informacionit trashëgues të transmetuar nga brezi në brez) janë ADN-ja e diferencuar sipas gjatësisë në elemente kodike - treshe bazash azotike që formojnë gjenet.
Gjenet në këtë nivel të organizimit të jetës përfaqësojnë njësi elementare. Fenomenet kryesore elementare që lidhen me gjenet mund të konsiderohen ndryshimet e tyre strukturore lokale (mutacionet) dhe transferimi i informacionit të ruajtur në to në sistemet e kontrollit ndërqelizor.
Riduplikimi konvariant ndodh sipas parimit shabllon duke thyer lidhjet hidrogjenore të spirales së dyfishtë të ADN-së me pjesëmarrjen e enzimës ADN polimerazë. Pastaj secila prej fijeve ndërton një varg përkatës, pas së cilës fijet e reja lidhen në mënyrë plotësuese me njëra-tjetrën. Ky proces kryhet shumë shpejt. Kështu, vetë-montimi i ADN-së së Escherichia coli, i përbërë nga afërsisht 40 mijë çifte nukleotide, kërkon vetëm 100 s. Informacioni gjenetik transferohet nga bërthama nga molekulat e mRNA në citoplazmë në ribozome dhe aty merr pjesë në sintezën e proteinave. Një proteinë që përmban mijëra aminoacide sintetizohet në një qelizë të gjallë në 5-6 minuta dhe më shpejt te bakteret.
Sistemet kryesore të kontrollit, si gjatë riprodhimit konvariant ashtu edhe gjatë transferimit të informacionit ndërqelizor, përdorin "parimin e matricës", d.m.th. janë matrica pranë të cilave ndërtohen makromolekulat specifike përkatëse. Aktualisht, kodi i ngulitur në strukturën e acideve nukleike, i cili shërben si një matricë për sintezën e strukturave specifike proteinike në qeliza, është duke u deshifruar me sukses. Riduplikimi, bazuar në kopjimin e matricës, ruan jo vetëm normën gjenetike, por edhe devijimet prej saj, d.m.th. mutacionet (baza e procesit evolucionar). Njohja mjaft e saktë e nivelit gjenetik molekular është një parakusht i domosdoshëm për një kuptim të qartë të fenomeneve të jetës që ndodhin në të gjitha nivelet e tjera të organizimit të jetës.
