Космология внеземных цивилизаций. Серия: физика высокоразвитой цивилизации

Эпоху Великого объединения сменяет эпоха электрослабого объединения, когда электромагнитное и слабое взаимодействия представляют единое целое. В эту эпоху идет аннигиляция X- и Y-бозонов. В момент, когда температура понижается до 100 ГэВ, эпоха электрослабого объединения заканчивается, образуются кварки, лептоны и промежуточные бозоны.

Настаёт адронная эра, эра активного рождения и аннигиляции адронов и лептонов. В эту эпоху примечателен момент кварк-адронного перехода или момент конфайнмента кварков, когда стало возможным слияние кварков в адроны. В этот момент температура равна 300—1000 МэВ, а время от рождения Вселенной составляет 10−6 с.

Эпохе адронной эры наследует лептонная эра – в момент, когда температура падает до уровня 100 МэВ, а на часах 10−4 с. В эту эпоху состав Вселенной начинает походить на современный; основные частицы – это фотоны, помимо них есть только электроны и нейтрино со своими античастицами, а также протоны и нейтроны. В этот период происходит одно важное событие: вещество становится прозрачным для нейтрино. Возникает что-то наподобие реликтового фона, но для нейтрино. Но так как отделение нейтрино произошло раньше отделения фотонов, когда некоторые виды частиц ещё не проаннигилировали, отдав свою энергию остальным, то и остыли они больше. К настоящему времени нейтринный газ должен был остыть до 1,9 К, если нейтрино не имеют массы (или их массы пренебрежимо малы).

При температуре Т≈0,7 МэВ термодинамическое равновесие между протонами и нейтронами, существовавшее до этого, нарушается и отношение концентрации нейтронов и протонов застывает на значении 0,19. Начинается синтез ядер дейтерия, гелия, лития. Спустя ~200 секунд после рождения Вселенной температура падает до значений, при которых нуклеосинтез более невозможен, и химический состав вещества остаётся неизменным до момента рождения первых звёзд».

Этот кусок текста восхитителен по бестолковости и алогичности. Вначале нам говорят, что к началу этих трёх секунд существования вселенной, все известные элементарные частицы уже присутствуют. И тут же строкой ниже говорится, что на этот момент невозможно сказать какие же именно элементарные частицы присутствуют на тот момент. А то, что они (эти пресловутые элементарные частицы) не имеют, кроме всего прочего, ещё и массы, это конечно шедевр. Потому, что он логичен с точки зрения релятивистской механики – по ней «масса» – это расчётная величина, а человека тогда, конечно же, не было и некому было рассчитать им эту пресловутую массу. Но шедевр этот нелогичен с точки зрения квантовой механики, так как утверждается, что все известные элементарные частицы уже присутствуют. Значит и бозон Хиггса, начиная с 2012 года уже присутствует. А раз так, то начиная с 2012 года все элементарные частицы не только должны, но и обязаны на тот период иметь массу. Воистину одну из этих наук надо упразднить, или релятивистскую механику, или квантовую механику, а лучше всего – обе.

Обратите внимание, господа читатели, что здесь уже и температуру начали приводить в электрон-вольтах. То есть размерности массы, энергии, работы и температуры стали одинаковыми.

Продолжим цитировать Википедию. «Эпоха Великого объединения

Эпоха Великого Объединения (далее по тексту – ЭВО) – понятие, применяемое в космологии для определения второй фазы развития Вселенной. На основании космологической модели Вселенной, которая расширяется, принято считать, что ЭВО началась в момент времени с ~10−43 секунд, когда плотность материи составляла 1092 г/см³, а температура – 1032 К. Фазовый переход вызвал экспоненциальное расширение Вселенной, что вызвало переход к эпохе инфляции.

Основные положения ЭВО

В физической космологии, предполагая, что природу описывает ТВО, ЭВО была периодом в эволюции ранней вселенной, следующим за Планковской эпохой и предшествовавшим Инфляционной эпохе. С момента начала ЭВО квантовые эффекты слабеют и вступают в силу законы ОТО. Отделение гравитационного взаимодействия от остальных фундаментальных взаимодействий на границе эпох – Планковской и Великого объединения – привело к одному из фазовых переходов первичной материи, сопровождавшегося нарушением однородности её плотности. После отделения гравитации (первое отделение) от объединения фундаментальных взаимодействий в конце Планковской эпохи, три из четырёх взаимодействий – электромагнитное, сильное и слабое взаимодействия – все ещё оставались объединенными как электроядерное взаимодействие. В течение Эпохи Великого Объединения, такие физические характеристики как, например масса, аромат и цвет были бессмысленны.

Считается, что во время ЭВО температура Вселенной была сопоставима с характерными температурными градиентами теории объединения. Если энергию великого объединения принять 1015 ГэВ, это будет соответствовать температурам выше 1027 K.

Принято считать, что ЭВО закончилась приблизительно в 10−34 секунд с момента Большого Взрыва, когда плотность материи составляла 1074 г/см³, а температура 1027 K, что соответствует энергии 1014 ГэВ – в этот момент времени от первичного взаимодействия отделяется сильное ядерное взаимодействие, которое начинает играть принципиальную роль в создавшихся условиях. Это отделение привело к следующему фазовому переходу и, как следствие, масштабному расширению Вселенной – инфляционное расширение Вселенной и значительные изменения плотности вещества и его распределения во Вселенной.

Эпоха раздувания (инфляции)

Между 10−36 и 10−32 с после Большого Взрыва. В эту эпоху Вселенная всё ещё преимущественно заполнена излучением, начинают образовываться кварки, электроны и нейтрино. На ранних стадиях эпохи расширения, образующиеся кварки и гипероны (которые забирают энергию от фотонов) быстро распадаются. Предполагают существование циклов чередующихся нагрева и повторного охлаждения Вселенной. После окончания этого периода строительный материал Вселенной представлял собой кварк-глюонную плазму. По прошествии времени температура упала до значений, при которых стал возможен следующий фазовый переход, называемый бариогенезисом. Дальнейшее падение температуры привело к следующему фазовому переходу – образованию физических сил и элементарных частиц в их современной форме, что привело через эпоху электрослабых взаимодействий[⇨], эпоху кварков[⇨], эпоху адронов[⇨], эпоху лептонов[⇨] к переходу к эпохе нуклеосинтеза[⇨].

Бариогенезис

Бариогенез – состояние Вселенной на промежутке времени 10−35—10−31 секунд с момента Большого Взрыва (Инфляционная эпоха), во время которого происходило объединение кварков и глюонов в адроны (в том числе в барионы), а также название самого процесса такого объединения. Считается, что вследствие выполнения условий Сахарова (несохранение барионного числа, CP-нарушение, нарушение теплового равновесия) во время бариогенезиса возникла так называемая барионная асимметрия Вселенной – наблюдающаяся асимметрия между материей и антиматерией (в современной Вселенной присутствует почти исключительно первая).

Существует несколько гипотез, пытающихся объяснить явление барионной асимметрии, однако ни одна из них не признана научным сообществом достоверно доказанной.

Наиболее распространены теории, расширяющие Стандартную модель таким образом, что в некоторых реакциях возможно более сильное нарушение CP-инвариантности по сравнению с её нарушением в Стандартной модели. В этих теориях предполагается, что изначально количество барионной и антибарионной материи было одинаково, однако впоследствии в силу каких-либо причин из-за несимметричности реакций относительно того, какие частицы – вещества или антивещества – в них участвуют, произошло постепенное нарастание количества барионного вещества и уменьшение количества антибарионного. Подобные теории возникают естественным образом в моделях великого объединения.

Викиновости по теме:

Учёные предполагают, что барионная асимметрия связана с тёмной материей

В 2010 году была выдвинута гипотеза, что барионная асимметрия связана с наличием тёмной материи. Согласно сделанному предположению носителем отрицательного барионного заряда являются частицы тёмной материи, не доступные для непосредственного наблюдения в земных экспериментах, но проявляющихся через гравитационное взаимодействие на масштабах галактик.

Эпоха электрослабых взаимодействий

Между 10−32 и 10−12 секунд после Большого Взрыва. Температура Вселенной всё ещё очень высока. Поэтому электромагнитные взаимодействия и слабые взаимодействия пока представляют собой единое электрослабое взаимодействие. За счёт очень высоких энергий образуется ряд экзотических частиц, таких как бозон Хиггса и W-бозон, Z-бозон.

Эпоха кварков

Между 10−12 и 10−6 с после Большого Взрыва. Электромагнитное, гравитационное, сильное, слабое взаимодействия формируются в их современном состоянии. Температуры и энергии все ещё слишком велики, чтобы кварки группировались в адроны. Также называется эпохой кварк-глюонной плазмы.

Эпоха лептонов

Эпоха адронов

Между 10−6 и 100 с после Большого Взрыва. Кварк-глюонная плазма охлаждается, и кварки начинают группироваться в адроны, включая, например, протоны и нейтроны. Через время порядка 2 с после Большого Взрыва нейтрино высвобождаются и начинают свободно двигаться в пространстве. Наблюдаемые и сегодня, эти частицы ведут себя аналогично фоновому реликтовому излучению (которое возникло значительно позже их).

Эпоха нуклеосинтеза

Приблизительно с 100 секунды после Большого Взрыва материя охладилась достаточно для образования стабильных нуклонов, и начался процесс первичного нуклеосинтеза. Он длился до возраста Вселенной 3 минуты, и за это время образовался первичный состав звёздного вещества: около 25 % гелия-4, 1 % дейтерия, следы более тяжёлых элементов до бора, остальное – водород».

Вот так, господа читатели, мы никак не можем продвинуться дальше трёх минут после Большого взрыва. Это удивительно, ведь большую часть этих трёх минут у материи не было массы, бозоны Хиггса появились относительно недавно, а известны стали вообще в новейшее время, только в 2012 году от Рождества Христова. Значит, время не замедлялось массой, а имело нормальную скорость большую часть этих трёх минут, но они очень долго длились (как миллиарды лет). Остаётся только считать, что вся эта материя двигалась с около световыми скоростями, тогда понятное дело, время замедлялось. Но не могла же материя двигаться со скоростями свыше скорости света? Хотя в любом случае фотоны по теории должны были опередить всю остальную материю и улететь в неизвестном направлении, наверное, за пределы вселенной. Тогда, как же Солнце посылает нам ежесекундно огромное число фотонов? Откуда оно их берёт, если согласно приведённому куску из Википедии, первыми образуются фотоны, нейтрино и кварки. Ведь все фотоны, образовавшиеся тогда, должны были опередить нейтрино и кварки, с какой бы скоростью не двигались последние. Нейтрино не могут содержать в себе фотонов по определению, и мы думаем, что с этим согласятся и ортодоксы. Остаётся предположить, что фотоны осели в кварках. Но так тоже не получается, так как кварки и гипероны быстро распадаются в эпоху раздувания и высвобождают фотоны, и фотоны должны были куда-то улететь. Однако если вспомнить Стандартную модель атома, то и в кварках нет фотонов. Они, оказывается, сидят в Бозонах Хиггса, которые образовались гораздо позже самих фотонов. (наиболее вероятный распад бозонов Хиггса на два фотона). Так что все фотоны должны были разлететься за время в течение 3 минут от Большого взрыва. Но этого не произошло, Солнце всё ещё светит. Это непреодолимое противоречие этой теории. И вообще всех горячих теорий вселенной. Всё на ней можно поставить крест и объявить полностью несостоятельной. Но это ещё цветочки. В эпоху лептонов у нас взаимно уничтожились адроны и анти адроны. А потом взаимно уничтожились лептоны и анти лептоны. Остался только небольшой запас лептонов. Получается, что нуклеосинтез начался из лептонов? А из чего же электроны? Вот стандартная модель элементарных частиц, которые можно, якобы, обнаружить в атомах.

Однако продолжим цитировать Википедию. Вдруг ортодоксы найдут в себе силы преодолеть все эти затруднение.

«Протонная эпоха. Между 3 мин и 380 000 лет после Большого Взрыва. Нуклеосинтез гелия, дейтерия, следов лития-7 (20 минут). Вещество начинает доминировать над излучением (70 000 лет), что приводит к изменению режима расширения Вселенной. В конце эпохи (380 000 лет) происходит рекомбинация водорода, и Вселенная становится прозрачной для фотонов теплового излучения. После дальнейшего падения температуры и расширения Вселенной наступил следующий переходный момент, при котором гравитация стала доминирующей силой.

Эпоха первичной рекомбинации

Вселенная постепенно охлаждалась и через 379 000 лет после Большого Взрыва стала достаточно холодной (3000 К): замедлившиеся электроны получили возможность соединяться с замедлившимися протонами (ядрами водорода) и альфа-частицами (ядрами гелия), образуя атомы (этот процесс называется рекомбинацией). Таким образом, из состояния плазмы, непрозрачного для большей части электромагнитного излучения, материя перешла в газообразное состояние. Тепловое излучение той эпохи мы можем непосредственно наблюдать в виде реликтового излучения».

Теперь дело пошло побыстрее, какой колоссальный скачок от 3 минут до 379000 лет. Замедлившиеся электроны, соединились с замедлившимися протонами и образовали водород? Непонятно откуда взялись электроны, ведь раньше про них ничего не писали. Непонятно, также, почему электроны не упали на протоны, а стали обращаться вокруг протонов? Ведь ядра протия, это совершенно особые ядра, в них нет внутриядерных и обменных взаимодействий. Поражает изумительная точность учёных, определить с точностью до минуты 379000 лет, наверное, было очень трудно.

Продолжим цитировать Википедию. «Тёмные века. Между 380 000 лет и 550 млн. лет после Большого взрыва. Вселенная заполнена водородом и гелием, реликтовым излучением, излучением атомарного водорода на волне 21 см. Звёзды, квазары и другие яркие источники отсутствуют».

Дело ускоряется, счёт пошёл на миллионы лет. Жаль, что всё происходит в темноте. Но понятно почему – фотоны-то улетели куда-то за три минуты после Большого взрыва. Однако посмотрим, что дальше, возможно найдутся фотоны. Дикая какая-то теория всё взаимно уничтожилось, фотоны куда-то улетели, а вселенная заполнилась водородом и гелием. Откуда же они взялись? Про электроны вообще ничего не пишут. Они, наверное, с неба свалились.

«Реионизация

Реионизация (эпоха реионизации, повторная ионизация, вторичная ионизация водорода) – часть истории Вселенной (эпоха) между 550 млн. лет и 800 млн. лет после Большого взрыва (примерно, красное смещение от z=15 до z=6.4). Реионизации предшествуют тёмные Века. А после неё – текущая эра вещества. Образуются первые звёзды (звёзды населения III), галактики, квазары, скопления и сверхскопления галактик. Реионизация водорода светом звёзд и квазаров. Скорость реионизации зависела от темпов формирования объектов во Вселенной. За счёт гравитационного притяжения вещество во Вселенной начинает распределяться по обособленным скоплениям («кластерам»). По всей видимости, первыми плотными объектами в тёмной Вселенной были квазары. Затем начали образовываться ранние формы галактик и газопылевых туманностей. Начинают образовываться первые звёзды, в которых происходит синтез элементов тяжелее гелия. В астрофизике любые элементы тяжелее гелия называют «металлами».

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «ЛитРес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на ЛитРес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.