Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Порохов А.М. -> "Физическая энциклопедия Том 4" -> 278

Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.

Порохов А.М. Физическая энциклопедия Том 4 — М.: Большая российская энциклопедия, 1994. — 701 c.
Скачать (прямая ссылка): fizenciklopedt41994.djvu
Предыдущая << 1 .. 272 273 274 275 276 277 < 278 > 279 280 281 282 283 284 .. 818 >> Следующая


Горячая Вселенная

Разогрев Вселенной

с Xl Стадия ^ / j_________________

раздувания "/ | - | 4

/ I I ? «_______________I—¦ п

^ j А Расширение в 103і?аз а стандартной

•—________________________________І теории горячей Вселенной

о IO-wC

Рис. 1. Изменение размера горячей Вселенной (её масштабного фактора Л) для трёх моделей Фридмана — открытой (О), плоской (П) я замкнутой (3) (тонкие линии). Жирными линиями изображены возможные пути эволюции раздувающейся области Вселенной. Из-за квантовогравитационных флуктуаций классическое описание расширения Вселенной возможно не ранее чем через 10 и с от момента Большого Взрыва (или от момента начала раздувания в данной области), t =¦ о. За время раздувания (~10-*‘ с) раздувающаяся область Вселенной увеличивается в і о10* — IO1*1* раз.

щегося наблюдателя. В этом смысле однородное скалярное поле отличается от любой другой материальной среды, с к-рон можно было бы связать выделенную систему отсчёта (систему покоя среды). С точки зрення возможных проявлений, постоянное скалярное поле <р ведёт себя как несколько изменённое вакуумное состояние. Осн. ф-ция полей такого рода в единых теориях элементарных частиц состоит в том, что, по-разному взаимодействуя с разными частнцамк, поле <р меняет нх массу к константы связи и тем самым нарушает симметрию между разными типами взаимодействий. Значение таких полей для космологии связано, в первую очередь, с тем, что пост, поле <р может иметь большую плотность энергии V((p), от величины к-рой зависит скорость расширения Вселенной.

В широком классе теорий, включающем теорию массивного скалярного поля У(ф) — (т2/2)92, расширение Вселенной тормозит процесс изменения поля ф. При больших значеннях 7(ф) расширение идёт быстро, а величина поля ф меняется очень медленно. Поэтому плотность энергии V(ф) в течение большого времени остаётся почти постоянной, т. е., в отличие от плотности обычного вещества, она почти не убывает при расширении Вселенной (плотность энергии вакуума не меняется при расширении). Это в конечном счёте н приводит к эиспоненцнально быстрому росту (раздуванию) областей Вселенной, заполненных большим полем фн«(ф ^Mp, рнс. 2): масштабный фактор

R(t) ~ ехр(Яг), где H 8лУ(ф)/ЗМр.

Причина того, что расширение Вселенной не приводит к убыванию энергии постоянного скалярного поля, состоит в том, что его тензор энергии-импульса пропорционален метрич. тензору, Г* (ф) = V(ф)#? (см. Тяготение). Это соответствует особому ур-нню состояния, связывающему р н р — плотность энергии поля ф н давление: р = —р = V(ф). Прп расширении Вселенной плотность энергии должна была бы уменьшатьси, dp — —рdV, где dV — увеличение элемента объёма, но это уменьшение компенсируется за счёт того, что расширяющийся элемент объёма совершает при этом о т-рнцательную работу pdV — —рdV. Именно отрицат. значение давления в состоянии с пост, полем ф лежит в основе возможности расширения Вселениой с пост, положит, относит, ускорением R/R ~ H2.

После того как поле ф становится достаточно малым (Ф й Afp), скорость расширения и соответствующая
Рис. 2. Эволюция скалярного ПОЛЯ ф в простейшей теории ПОЛЯ с массой тп и плотностью потенциальной анергии V(<р)= (тп*/»)Ф*-

B области ф > Af * 'Im, где У(ф) > М*, классическое описание р р пространства в простейших теориях невозможно. При Afp/5Й

S Ф 5 M2 /т поле ф эволюционирует относительно медленно,

P

а Вселенная расширяется квавиэкшоненци алъно. При

Mp VMp/m S ф $ М*/т амплитуда поля ф сильно флуктуирует, что ведёт к нескончаемому рождению новых и новых раздувающихся областей Вселенной. При МР/5 <, ф <> MpVMр/т флуктуации поля ф имеют относительно небольшую амплитуду, они приводят к рождению неоднородностей плотности, нужных для образования галактик. При ф <, Mp/ъ поле начинает быстро осциллировать вблизи точки ф — о, рождаются пары частиц, и анергия колеблющегося поля переходит в тепловую энергию родившихся частиц.

тормозящая снла, действующая на поле<р, уменьшаются. Поле начинает быстро колебаться вблизи минимума значения своей потеиц. энергнн V(<p). При этом поле <р рождает пары элементарных частнц, отдавая им свою энергию н тем самым разогревая Вселенную.

В типичных моделях стадия раздувания продолжается очень недолго, ~10"36с. Однако за это время раздувающаяся Вселенная успевает увеличить свой размер в

Ь 1»

Ю1» —IQio раз (точные цифры зависят от выбора конкретной теории элементарных частиц н механизма, обеспечивающего раздувание). После столь сильного расшире-нкя геометрия пространства внутри раздувающейся области Вселенной становится практическк неотличимой от евклидовой геометрии плоского мира, подобно тому как геом. свойства поверхности воздушного шара по мере его раздувания всё меньше и меньше отличаются от свойств плоскости. Раздувание Вселенной приводит к тому, что мои ополи н др. неоднородности оказываются преим. за пределами её наблюдаемой в совр. эпоху части размером I0 ~ IOa8 см. Это одновременно решает проблемы однородности наблюдаемой Вселек-ной и малочисленности в ней монополей. Поскольку вся наблюдаемая часть Вселенной образовалась за счёт раздувания одной области ничтожно малого размера, нет ничего удивительного в том, что свойства различных удалённых друг от друга областей видимого нами мира оказываются в ср. одинаковыми.
Предыдущая << 1 .. 272 273 274 275 276 277 < 278 > 279 280 281 282 283 284 .. 818 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed