ЛЕКЦИЯ 14

Содержание

1. Вселенная. Свидетельства Большого Взрыва.

2. Первые мгновения Вселенной.

3. Барионная асимметрия. Отсутствие антивещества во Вселенной.

4. Звёздная эра. Ядерные реакции в звёздах.


1. Вселенная. Свидетельства Большого Взрыва.

Согласно концепции Большого Взрыва (Гамов, Лемэтр), примерно 12 млрд лет назад вещество Вселенной было сконцентрировано в очень малом объёме и имело огромную плотность, температуру и давление. Происходило стремительное (взрывное) расширение Вселенной, сопровождаемое её охлаждением и уменьшением давления. Если за начальный момент t=0 взять момент Большого Взрыва, то зависимости плотности и температуры T вещества от времени t космологического расширения даются следующими приближенными соотношениями (без вывода):


, . (14.1)

Из этих соотношений видно, что при t=1 сек Вселенная имела колоссальную плотность (10⁵ г/см³) и температуру (10¹⁰ К). Для сравнения укажем, что температура в центре Солнца 1.510⁷ К.

Расширение Вселенной следует из анализа красного смещения спектров видимого излучения галактик (т.е. увеличения длин волн излучения) за счёт эффекта Допплера. Установлено, что величина красного смещения и, следовательно, скорость разбегания галактик увеличивается для более удалённых галактик. Скорость разлёта v двух галактик и расстояние R между ними связано законом Хаббла:


v=HR, (14.2)

где H - постоянная Хаббла. Т.е. скорость разлёта галактик прямо пропорциональна расстоянию между ними. Такое разбегание галактик является свидетельством расширения Вселенной. Зная численное значение постоянной Хаббла и считая, что она не меняется со временем, можно оценить момент времени в прошлом, когда все галактики были практически в одной точке. Учитывая, что H=(60-80) км/(секмегапарсек) и 1 мегапарсек=3.110¹⁹ км, получаем для времени t_o, прошедшего после Большого Взрыва, следующее значение

t_o (12-16) млрд лет. (14.3)

Состояние Вселенной в настоящее время характеризуется величинами, приведёнными в таблице 14.1.

Таблица 14.1

Характеристики Вселенной в настоящее время

Возраст to	(10-14)109 лет
Поперечный размер (горизонт видимости) 2Ro	21028 см
Средняя плотность вещества в	10-30-10-29 г/см3
Полная масса вещества (включая скрытую материю)	1055 - 1056 г
Полное барионное число (число нуклонов)	1078
Барионная плотность Б	310-31 г/см3
Доля антивещества	< 10-4