Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Эбилинг В. -> "Физика процессов эволюции" -> 16

Физика процессов эволюции - Эбилинг В.

Эбилинг В., Энгель А., Файстель Р. Физика процессов эволюции — М.: УРСС, 2001. — 342 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikaprocessovevolucii2001.djvu
Предыдущая << 1 .. 10 11 12 13 14 15 < 16 > 17 18 19 20 21 22 .. 176 >> Следующая

—3/2
n„Txr' = const. Отсюда для температуры следует закон эволюции
Tm(t) = const • R(t)~2. (2.28)
Аналогично мы получаем для плотности энтропии
МО = = const • R(t)-\ (2.29)
Для фотонного газа адиабатический инвариант имеет вид п^Ту3 = const, из чего следует закон эволюции для температуры
T7(t) = const (2.30)
Наконец, для плотности энтропии мы получаем
s7(t) — const - Г7(<)3 = const • R(t)~3. (2-31)
Как показывают вычисления, средние по пространству от плотности массы, температуры и плотности энтропии в расширяющейся Вселенной монотонно убывают. Эта факты служат важной основой эволюции сложных структур в Метагалактике. Наши оценки при 4=1 приводят к средним плотностям частиц
Пу и Ю30 см-3, п„ и 1021 см-3, п„ и Ю^см-3.
Тем самым по крайней мере для плотностей нуклонов достигаются уже вполне «земные» порядки величин, так как 1021 нуклонов на 1 см3 примерно соответствуют реальным плотностям нуклонов в твердых телах и в жидкостях. Здесь в игру вступают некоторые особенности нейтрино. Эти частицы, существование которых было постулировано Паули в 1930 г., не участвуют ни в сильном, ни в электромагнитном взаимодействиях, но участвуют в слабом и в гравитационном взаимодействиях. Поэтому нейтрино могут проникать в земную толщу на километровые глубины, не испытывая сколько-нибудь существенного воздействия со стороны среды.
При этих условиях, нейтрино практически превращаются в независимый газ. Полное термодинамическое равновесие системы нарушается отделением нейтринного газа. Метагалактика состоит с этого момента из двух фактически независимых подсистем — нейтринного газа и остального газа, состоящего из фотонов, леп-тонов и барионов. Экспериментальное доказательство существования нейтринного газа вследствие малого сечения взаимодействия нейтрино и поныне не свободно от возражений. Надежное подтверждение существования нейтринного газа принадлежит к числу наиболее насущных и важных задач современной экспериментальной физики.
Выделение нейтринного газа можно рассматривать как нарушение симметрии
распад на две независимые
тепловое равновесие —>
тепловые системы.
В отличие от рассмотренных выше нарушений симметрии здесь впервые нарушается симметрия относительно чисто термодинамической переменной — температуры. При рассмотрении последующих эпох необходимость принимать во внимание нейтринный газ полностью отпадает.
7-я эпоха (нарушение нейтрон-протонной и электрон-позитронной симметрии):
1 с ^ < 100 с.
Первоначально плотность протонов в Метагалактике равна плотности нейтронов. Однако когда температура падает ниже
Т и 1,4- Ю10 К « 1,3 МэВ,
разница в массах нейтрона и протона становится заметной. Как известно, масса покоя нейтрона составляет 939,550 МэВ, а масса покоя прогона — 938,256 МэВ. Поэтому большинство нейтронов до тех пор распадается на протоны и электроны, пока, наконец, не устанавливается соотношение 75% протонов и 25% нейтронов.
Вторым важным результатом 7-й эпохи является аннигиляция электронов и позитронов:
е + ё—>7.
Лишь немногие электроны переживают этот процесс. Вследствие элекгронейтраль-ности Метагалактики средняя платность оставшихся электронов в точности равна плотности протонов. В результате этого процесса Вселенная в конце 7-й эпохи превращается в нейтральную плазму, состоящую из протонов, нейтронов, электронов и фотонов. На заднем плане, в качестве фона, как и прежде, существует море
обособившихся нейтрино. Температура плазмы понижается до одного миллиарда Кельвин, а плотность приближается к плотности внутри звезд.
8-я эпоха (синтез ядер):
102 с < t < 104 с.
Температура и плотность во Вселенной — такие же, как внутри звезд-гигантов. Идут процессы нуклеосинтеза, и, в частности, равновесие в реакциях
d + n d,
d + d Не
сдвигается все более вправо. Вследствие стабильности ядер гелия почти все нейтроны оказываются «встроенными» в ядра гелия. Наконец, устанавливается соотношение
Н: 23%, Не: 77%.
Результат вычислений подтверждает приведенные в разд. 2.1 экспериментальные данные. Замечательный результат состоит в том, что гипотеза горячего взрыва может быть столь хорошо подтверждена экспериментально найденными распространенностями легких ядер. Ядра остальных более тяжелых элементов возникают лишь в результате процессов, протекающих позднее, например, взрывов сверхцовых.
В заключение мы может констатировать, что гипотеза горячего взрыва позволяет удовлетворительным образом интерпретировать все пять рассмотренных выше экспериментальных фактов. Именно поэтому современные представления о возникновении нашей Метагалактики основаны на изложенной нами модели, хотя многие вопросы все еще остаются открытыми.
Предыдущая << 1 .. 10 11 12 13 14 15 < 16 > 17 18 19 20 21 22 .. 176 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed