Физика. Ч.3. Развернутый конспект лекций

Для описания возможных взаимодействий вводят барион­ный заряд B: у барионов B   1, у антибарионов B   1, у про-

свечение (либо самих звёзд, либо нагреваемых ими объектов). Ночи как таковой не должно было бы быть, да и днём, по­скольку многие звёзды обладают большей яркостью, чем Солнце, на фоне яркого светящегося неба наше светило долж­но было бы казаться тусклым фонариком. Ничего подобного, однако, не наблюдается, и это заставляет задуматься: действи­тельно ли число звёзд во Вселенной бесконечно велико?

Фотометрический, гравитационный и термодинамический парадоксы заставили ученых усомниться в справедливости утверждения о бесконечности и вечности Вселенной. Для пре­одоления возникшего противоречия в 1917 г. А. Эйнштейн выдвинул гипотезу, согласно которой наша Вселенная хотя и не имеет границ, но, тем не менее, конечна. Согласно этой гипотезе, наше пространство характеризуется не тремя, а че­тырьмя измерениями и замкнуто в этом четвёртом измерении.

уносятся от нас со скоростью, приближающейся к скорости света, легко найти время t, которое должно было бы пройти с начала разлёта: t  L/  ct/c  1/H, оно составляет около 10  20 миллиардов лет и, по существу, даёт представление о воз-

Согласно современным представлениям примерно

сжата в комочек бесконечно малого диаметра и, соответствен­но бесконечно большой плотности. Такое начальное состояние получило название сингулярности, в теории оно получается как некоторый предельный переход в математических расчётах, и поэтому известные законы физики к описанию данного состоя­ния неприменимы. По этой же причине пока нельзя сказать, что послужило причиной пребывания материи в данном стоя­нии, что происходило до момента взрыва, и почему он случил­ся. Ответы на эти вопросы получить крайне сложно, поскольку невозможно поставить соответствующий эксперимент или хотя бы пронаблюдать естественное возникновение новой Вселен­ной для того, чтобы сверить наши теоретические построения с тем, что имеет место на самом деле. С другой стороны, чем дальше мы уходим по шкале времени от момента взрыва, тем большую определённость приобретают наши предположения, тем обширнее становиться фактический материал, используе­мый для построения теории. Экспериментальные данные по­ставляют астрономические наблюдения, эксперименты на ускорителях элементарных частиц, исследования, связанные с регистрацией высокоэнергетического космического излучения и т.д. Описание процесса эволюции Вселенной становится всё более и более обоснованным.

Но вернёмся к «началу». Итак, по какой-то причине (пред­лагаются разные варианты её формулировки) произошёл взрыв сингулярности. В течение примерно 10

вый бозон-переносчик электрослабого взаимодействия. При этом оказалось, что число кварков и лептонов несколько пре­вышает число антикварков и антилептонов (примерно на одну штуку на каждый миллиард частиц). Существовавшую в эти мгновения систему взаимодействующих друг с другом кварков и глюонов можно рассматривать, как ещё одно агрегатное со­стояние вещества*: кварк-глюонную плазму. Справедливость данного предположения уже подтверждена экспериментально в Центре европейских ядерных исследований (ЦЕРН). Идея опы­та заключалась в достижении огромного давления и высокой (более 1012К) температуры путём лобового столкновения пуч­ков ядер свинца, разогнанных навстречу друг другу до скоро­сти, близкой к скорости света: в этих экспериментах и было зафиксировано возникновение кварк-глюонной плазмы.

исходят реакции превращения протонов в нейтроны. Посколь­ку общее число возникших в результате Большого взрыва ча­стиц больше, чем античастиц, в дальнейшем построение Все­ленной идёт из вещества, а не из антивещества.