Ранние стадии эволюции Метагалактики. Часть 2

Стандартная модель эволюции Метагалактики (см. рис. 1.1) предполагает, что в начальный момент времени t ~ 10~44 с — план-ковское время, когда радиус Шварцшильда R = 2GM/с1 (где G —

гравитационная постоянная, M — масса) и комптоновская длина волны А = Hf(Mc) (где h — постоянная Планка) становятся для Метагалактики величинами одного порядка, т. е. начинают сказываться квантовые эффекты в гравитации — Метагалактика была нагрета соответственно до планковской температуры E ~ IfJ19 ГэВ, все частицы были ультрарелятивистскими и Метагалактика находилась в радиационно-доминантной фазе, в которой излучение и материя находились в состоянии термодинамического равновесия. Далее Метагалактика расширялась и остывала, следовательно, уменьшалась энергия составляющих ее частиц, происходили фазовые переходы согласно теориям объединения взаимодействий, до тех пор, пока не образовались все наблюдаемые в настоящее время типы частиц. Эта модель описывает эволюцию Метагалактики после начала ее расширения согласно модели Фридмана. Здесь стоит отметить, что существуют модели развития Метагалактики, в которые фридмановская стадия входит в качестве одной из стадий ее эволюции, причем перед началом фридмановской стадии происходит нагрев вещества, составляющего Метагалактику, поэтому дальнейшее расширение до окончания радиационно-доминантной фазы иногда называют горячей стадией эволюции Метагалактики, а когда энергия падает до характерного для GUT значения, происходит спонтанное нарушение GUT-симметрии и X- и F-бозоны покидают состояние термодинамического равновесия. При дальнейшем остывании происходит спонтанное нарушение электрослабой симметрии, появляются кварки, лептоны, нейтрино, ^-бозоны и W± -бозоны. Дальнейшее остывание ведет к еще одному фазовому переходу с нарушением киральной симметрии в сильных взаимодействиях и переходе свободных кварков в трехкварковые (барионы) и двухкварковые (мезоны) связанные состояния. В интервал времени с 10~2 с до I О2 с происходят процессы первоначального ядерного синтеза, приблизительно в это время вещество и антивещество аннигилируют (все наблюдаемое в данный момент вещество получается из небольшого преобладания вещества над антивеществом), а также термодинамическое равн овесие покидают нейтрино, что приводит к фоновому космическому нейтринному излучению, которое, кстати, до сих пор не наблюдалось, хотя это может быть вызвано тем, что нейтрино очень слабо взаимодействует с веществом, а нейтрино низких энергий еще более трудно регистрировать. Следующая стадия эволюции Метагалактики наступила

лишь через t ~ 105 лет, когда Метагалактика достаточно остыла для возникновения атомов (рекомбинация), молекул и их дальнейшего объединения в звезды, галактики и т. д., причем томпсоновское рассеяние фотонов на свободных электронах, которое приводило к непрозрачности Метагалактики на радиационно-доминантной фазе, резко подавляется при связывании электронов в атомах, что приводит к переходу эволюции Метагалактики в новую фазу — фазу доминантности вещества. При этом длинна свободного пробега фотонов резко увеличивается и излучение покидает термодинамическое равновесие, приводя к фоновому излучению.

 

Другие части:

Ранние стадии эволюции Метагалактики. Часть 1

Ранние стадии эволюции Метагалактики. Часть 2

Ранние стадии эволюции Метагалактики. Часть 3

Ранние стадии эволюции Метагалактики. Часть 4