Космология. Космологиялық модельдер. Әлемнің инфляциялық моделі. Ұлғаюдағы әлемнің физикалық процестері

Космология. Космологиялық модельдер

1.Космология мен жоғарғы энергия физикасының байланысы.

Космологиядағы алғашқы алғашқы ашылулар (20 ғасырдың ортасындағы жаңалықтар): спектрлердегі қызыл ығысу (бұл Ғаламның кеңеюін көрсетеді) және T = 2.7K радиоқабылдағыштағы реликт-сәулеленудің болуы, бұл Әлемді болжайды басталды (Үлкен жарылыс) ...

 1981 ж.  t ~ 10-35 секунттарға дейін Әлемнің бұрын қолданылған Фридман моделіне қарағанда салыстырмалы түрде тез дамығандығы көрсетілді.  Бұл кезең инфляция, немесе ұлғаюы деп аталады.  Қазір Әлемнің басында болған процестер зерттелуде.  «Инфляциядан кейін ғарыш Фридман моделі бойынша дамиды», бұл кеңістіктің изотропиясы мен біртектілігін болжайды.

 Фридман моделінің маңызды параметрі (қазіргі әлем): Ω = ρ / ρс (ρ - заттың тығыздығы, ρс - шексіз кеңеюі бар эвклидтік метрикамен модельге сәйкес келетін тығыздық).  Космологияның негізгі міндеттерінің бірі - «Ω .... мәнін анықтау. Егер Ω> 1 болса, онда Әлемнің кеңеюі тоқтап, оның орнын сығымдау басады ...; егер Ω <1 ... - болса кеңейту шектеусіз.»

 Эйнштейн жалпы салыстырмалылық теңдеулеріне репульцияны (антигравитацияны) ескеретін белгілі бір Λ-мерзімді енгізді.  Бірақ содан кейін ол одан бас тартты;  көптеген ғалымдар (Паули, Ландау) да бұған қарсы болды.  Бірақ қазір физиктер Λ-мерзімге оралуға мәжбүр болды, өйткені  бұл ашық «вакуумдық материяның» әсерін ескеруге мүмкіндік береді, сонымен қатар жақында табылған бариондық (біздің қарапайым зат) және кейбір қараңғы (қараңғы) немесе жасырын материяның әсерімен бірге.  «Қазіргі уақытта ... Ω келесі түрде жазылады: Ω = Ωb + Ωd + ΩΛ», және, бағалау бойынша, Ωb ~ 0.03, Ωd ~ 0.3, ΩΛ ~ 0.7 [1].  Бұл бірліктен үлкен ме, әлде аз ба деген сұрақ әлі шешілмеген.  Мұнда ғылыми зерттеулерде үлкен прогресс болуы мүмкін.

 Квинтессенция термині p = w[pic 1] күй теңдеуімен затты белгілейді, мұндағы p - қысым, [pic 2] - энергия тығыздығы, ал w - тұрақты коэффициент.  Көптеген теорияларда | w |  ≤ 1. Λ -мүшесі үшін p = - [pic 3].  W ≤ -1/3 кезінде мұндай затпен толтырылған Әлемде инфляциялық экспансия болады.

 Λ-мүшесінің өте үлкен болуының салдары - біздің ғаламның оң үдеуімен кеңеюін жеделдету (ҚМД анизотропиясының табиғатын және галактика шоғырлануы туралы деректерді салыстыруға негізделген 2002 жылғы мәліметтер).

 Космологиялық кеңею жылдамдығын v сәйкес объектіге дейінгі қашықтықпен v = Hr байланыстыратын Хаббль тұрақтысының анықтамасы үлкен мәнге ие.  Біздің дәуірде H = 55 ÷ 70 (км s-1 Mpc-1).

 «Ертедегі Әлем элементар бөлшектердің физикасымен тығыз байланысты болды» (жоғары энергия).  «Ғарыштық сәулелерде энергия 3 · 1011 ГэВ дейін тіркеледі», ал ең үлкен үдеткіштер (2005 жылға қарай) тек 1,4 · 104 ГэВ береді (G - giga - 109).

2.Ұлғаюдағы әлемнің физикалық процестері.

Осы уақытқа дейін біз негізінен Әлемнің «механикасы» мен «геометриясы» туралы сөйлесіп, кеңейіп жатқан Әлемдегі физикалық процестер туралы мәселені әрең қозғадық.  Мәліметтердің осы және келесі тараулары кеңейіп жатқан Әлемнің физикасына арналған.

 Екінші дүниежүзілік соғыстан кейін, әсіресе соңғы екі онжылдықта, астрофизиктердің кеңейіп келе жатқан Әлем эволюциясының әр түрлі кезеңдеріндегі физикалық процестерге деген қызығушылығы өте зор өсті.  Бұл теориялық физиканың және астрономиялық зерттеудің жаңа әдістерінің: радиоастрономияның, жаңа ірі телескоптардың, оларға арналған құралдардың, электрониканың, ракеталардағы, жер серіктеріндегі және ғарыштық аппараттардағы көрнекті жетістіктермен байланысты. Рентгендік астрономия бұл процестерді зерттеу үшін астрофизиктердің қолына сенімді ақпарат берді.

 Кейінірек көретініміздей, Әлемнің кеңеюінің әр түрлі кезеңдеріндегі физикалық процестер мүлдем өзгеше сипатқа ие және олардың салдарлары әртүрлі мағыналарға ие.  Бұл табиғи нәрсе, өйткені материяның, мысалы, кеңеюдің басында және қазіргі кездегі жағдайлары өте өзгеше.

 Бұл тарауда бізді галактикалар мен жеке аспан денелері пайда болғанға дейін, Әлемнің кеңеюінің ең басында болған процестер қызықтырады.  Біз кітаптың келесі тарауында Әлемнің құрылымын қалыптастырудың осы соңғы процестеріне жүгінеміз.