WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 6 |

«ФИЗИКА НАШИХ ДНЕЙ 523 12 ГОРЯЧАЯ МОДЕЛЬ ВСЕЛЕННОЙ /Г. В. Зельдович Минувший 1965 г. принес важнейшее открытие в астрономии. Измерения в области коротких и ультракоротких ...»

-- [ Страница 3 ] --

Работа выполнена в лаборатории фирмы Белла. На указанной частоте эффективная температура антенны (20-футовый рупор-рефлектор; рис. 1) оказалась на 3,5 а выше, чем предполагалось. Полная измеренная температура в зените 6,7° К, из которых 2,3° приписываются вкладу атмосферы, а вычисленный вклад самой антенны (связанный с ео омическим сопротивлением) 0,8 ± 0,4° К. Прием осуществлялся мазером с бегущей волной. Относительно полученного избытка 3,5 ± 1°на 4080 г ц (2 ·10- вт/м2 гц-стер) авторы утверждают, что в пределах точности наблюдения он изотропен* не поляризован и не подвергается сезонным изменениям, по наблюдениям с июля 1964 г. по апрель 1965 г.

В декабре 1965 г. в Майами (США) происходила конференция; краткое содержание докладов содержится в препринте Торнтона Пэйджа. Упоминаются измерения (P. G. R o l l, D. Т. W i l k i n s o n, Palmer Physical Laboratory) на длинах волн 3,5 см 0,25 см, которые дали 3 i 1° и 3 ± 1°. Эти же измерения как неопубликованные упомянуты в заметке:.Т. Е. F е 1 t e n, Phys. Rev. Letts. 15, 1003 (1965). Подробности об аппаратуре отсутствуют * ). В отчете о конференции упоминается использование радикала CN со ссылкой на Fields'a.

Идея метода состоит в том, что в межзвездном пространстве молекулы практически не испытывают столкновений и переходы из нижнего А в возбужденное А* состояние определяются взаимодействием с излучением:

к А* судят по интенсивности линий поглощения оптического света звезд (v t и v 2 ), для которых состояния Независимо этот метод предложил И. С. Шкловский. Соответствующая работа уже опубликована (см.

данные). На рисунке нанесены также рассчитанные И. Д. Новиковым и А. Г. Доропгкевичем спектры суммарного излучения звезд и пыли.

*) После сдачи в печать статьи пришла статья: P. G. R o l l, D. Т. W i l k i n s o n, Phys, Rev. Letts. 16, 405 (1966)— с подробным отчетом об этих измерениях.

«ГОРЯЧАЯ» МОДЕЛЬ ВСЕЛЕННОЙ

Выступая на симпозиуме в Бюракане 10.V. 1960 г., Шейшпафт сообщил об измерениях, проделанных в Кэмбридже на длине волны 20 см. Эти измерения также дали интенсивность фона (после вычитания вклада источников), соответствующую 3° К.

2. ГОРЯЧАЯ МОДЕЛЬ ВСЕЛЕННОЙ

Горячая модель была предложена Гамовым в связи с вопросом о происхождении элементов (G. G a m о v, Phys. Rev. 70, 572 (1946); 74, 505 (1948), Rev. Mod. Phys.

21, 367 (1949)) и развивалась в работах:. А. А 1 h e r,.. t h e, * ), G. G a m o v, Phys. Rev. 73, 803 (1948); R. A. A l p h e r, J. W. F o l l i n, R. C. e rm a n, Phys. Rev. 92, 1347 (1953). Гамов отмечает, что на раннем этапе плотность квантов во много раз больше плотности «вещества» * * ). В обзоре 1956 г. (Vistas in Astron. 2, 1726, (1956)) указывается, что предположительно плотность энергии в настоящее время соответствует 6° К. В связи с вопросом о химическом составе (см. приложение 6) Зельдович предложил холодную модель (ЖЭТФ 43, 1561 (1961), Вопросы космогонии 9, 232 (1963)).

Обсуждение и сравнение холодной и горячей моделей (с выводами в пользу холодной) см. также в обзорах: Я. Б. 3 е л ь д о в и ч, УФН 80 (3), 357 (1963); Advances Astron. and Astrophys. 3, 241 (1965). Для наблюдательного выбора между холодной и горячей моделями А. Г. Дорошкевич и И. Д. Новиков (ДАН СССР 154 (4), 745, (1964)) рассмотрели спектр излучения звезд и радиоисточников. В горячей модели *) Бете не участвовал в работе. Его фамилия была поставлена Гамовым с единственной целью соответствия греческому алфавиту: альфа, бета, гамма, работа именовалась «ссРу-теория».

**) Отметим некоторые высказывания об эволюции Вселенной на 1-й Советской гравитационной конференции: В. А. Б е л о к о и ь, О кинематике, термодинамике и гравитонах в космологии; Я. А. С м о о д и н с к и й, Нейтрино и эволюция Вселенной, (М., Изд-во МГУ, 1961).

на этот спектр накладывается спектр планковского излучения. Приводим график из этой работы (рис. 4) *).

В работе был сделан вывод, что в интервале длин волн от 0,06 см до 30 см измерения дают возможность выяснить на опыте справедливость горячей или холодной модели.

Как видно из рис. 3, при = ОД см интенсивность планковского излучения в его максимуме примерно в 3-10 раз больше интенсивности излучения звезд и радиоисточников.

Приводим энергетические оценки. Температуре 3° К отвечает полная плотность реликтового излучения 0,6 • 10~ эрг/см. Полная плотность излучения звезд и радиоисточников, усредненная по всему пространству,3 порядка 10~ эрг/см, т. е. в 60 раз меньше. Принимая плотность вещества 10~ г /см, получим, что реликтовое излучение в настоящее время составляет 6·10 эрг/г. Сама по себе эта величина невелика посравнению с.ядерной энергией горения водорода (—6,5-10 эрг/г до Не и 8-10 эрг/г до Fe 5 6 ). Однако нет такого механизма, при котором энергия ядерной реакции преобразовывалась бы в спектр, соответствующий 3° К. Если же принять, что энергия выделялась в звездах с температурой поверхности хотя бы 3000° К, а падение до 3° К произошло в ходе расширения, то потребуется уже в 1000 раз больше энергии — 6-10 1 9 эрг/г, что в 10 раз больше всего запаса ядерной энергии. Поэтому тривиальные объяснения наблюденного излучения представляются маловероятными. Решающее значение будут иметь измерения по всему спектру и определение изотропности излучения. Хойл и Тайлер (Nature 203, 1108 (1964)) выступили в пользу горячей модели, основываясь на химическом составе газовых туманностей (см. ниже). В статье:



142, 414 (1965)— описывается, как авторы, исходя из горячей модели, приступили к измерениям реликтового термического излучения на длине волны 3 см, но еще до того, как начались измерения, узнали о результатах Пензиаса и Вилсона (цитировано выше, приложение 1) и истолковали их с космологической точки зрения. Сообщения этих двух групп изложены в письмах, помещенных в одном номере журнала рядом.

Эти две работы и имели решающее значение в признании справедливости горячей модели.

На симпозиуме в Бюракане Бербедж поставил вопрос о том, не может ли лереизлучение пыли дать тепловой спектр. В настоящее время содержание пыли заведомо недостаточно. Ее оптическая толща на характерной длине с/ = 2» см для излучения с длиной волны порядка сантиметров не превышает 10~3. Однако можно себе представить, что плотность была достаточна в прошлом, в момент t = 10 6 лет. При этом необходимо, чтобы быстро выделилась значительная часть ядерной энергии (десятки процентов). В целом эта гипотеза маловероятна (см. Я. Б. 3 е л ь д о в и ч, И. Д. Н о в и к о в, Астрон. ж. 43, № 6 (1966)).

Решающее значение для выбора между горячей моделью и любым вариантом более позднего рождения квантов имел бы нейтринный эксперимент: реликтовые тепловые нейтрино с = 2° характерны только для горячей модели.

*) Планковский спектр реликтового излучения рис. 4 соответствует 1 ° К. Разумеется, авторы тогда не могли знать точного значения температуры реликтового излучения.

3. БЕЗРАЗМЕРНАЯ ЭНТРОПИЯ

Энтропия в классической теории определяется дифференциально dS — dQIT с точностью до постоянной величины; она имеет размерность кал/град. Квантовая теория определяет абсолютное значение энтрошш. При этом S = k In W, где к — постоянная Больцмана, W — вероятность состояния. Пользование специальными тепловыми единицами представляет собой только условность; в рациональной системе измеряется в единицах энергии, к — 1. В этой системе найдем энтропию, приходящуюся на один нуклон: Si = In W\. Если система состоит только из нуклонов, то W\ — среднее число клеток фазового объема, приходящихся на нуклон, т. е. отношение числа квантовых уровней Г, на которых находятся нуклоны, к числу нуклонов:

в нерелятивистском газе где V — объем, •здесь — полное число частиц (нуклонов) в объеме V, — их плотность, = /V.

Для ионизованного водорода с плотностью = 10~29 г/см3 (п = 6-10~6 см"3) при = 6 ° (вклад электронов мал) получим звезде Учтем излучение; его энергия в единице объема и соответствующая энтропия равны Безразмерная энтрошш на нуклон Для сравнения приводим число квантов в единице объема:

где — импульс кванта; число квантов на один нуклон Аналогичный расчет для равновесного спектра нейтрино и антинейтрино (с хидшческим потенциалом = 0 и при учете сшгральности нейтрино) дает Отсюда, округляя (3,55 si 4; 4,26_*^ 4), найдем В этой формуле наглядно ясно все вплоть до множителя 4. Термодинамическая вероятность Wi есть произведение вероятностей (числа состояний на частицу) каждой иа частиц (кванта, нейтрино), приписанных к нуклону.

Средняя энергия этих частиц kv ^ 4/еГ; значит, доля заполнения ими фазового пространства т. е. в среднем на частицу приходится е 4 состояний. Следовательно, откуда и следует выражение для энтропии.

Без учета нейтрино, полагая Ъ — 10~29 г-см~3 (п = 6-Ю" 6 см-3), = 3° К, найдем Si = 72,5 — = 3-Ю8. С учетом нейтрино St может приблизительно удвоиться.

Найденное Si гораздо больше собственной энтропии нуклона и электрона, не достигающей и 100 единиц. Соображения о происхождении самой высокой энтропии и зарядовой «почти симметрии» в связи с прохождением через сингулярность = и предыдущим периодом г 0 см.: Я. Б. З е л ь д о в и ч и И. Д. Н о в и к о в, Письма ЖЭТФ 4, 117 (1966).

4. МЕХАНИКА ГОРЯЧЕЙ МОДЕЛИ

В горячей модели на ранней стадии плотность нуклонов мала по сравнению с плотностью квантов и других частиц с массой покоя, равной нулю. Электроннопозитронных пар много лишь тогда, когда температура больше энергии массы покоя электрона, Г 6 - 1 0 9 ° К (кТ тс2). Если выполнено это неравенство, то можно и электроны и позитроны рассматривать как релятивистские частицы. То же относится и к более тяжелым частицам при соответственно еще более высокой температуре.

Следовательно, с большой точностью имеет место соотношение ( — давление, — плотность энергии, — плотность вещества в г/смг).

Уравнение механики расширения в однородной и изотропной модели в теории Фридмана, т, е. согласно общей теории относительности, имеет вид где г — радиус мира или пропорциональное радиусу мира расстояние между парой произвольно выбранных точек, движущихся с хэббловским расширением. Уравнение линейно в г, а следовательно, умножение г на константу не меняет уравнения.

Уравнение энергии имеет вид откуда с учетом (4.1) Из уравнений (4,2) и (4,3) следует точно (даже если не выполнено (4,1)) С учетом (4,4) и пренебрегая на ранней стадии константой Л, получим Ecu бы газ состоял только из квантов электромагнитного поля, мы имели бы,, — ?.

С учетом того, что в равновесии есть различные сорта частиц, что дает коэффициент, запишем:

где а =- ", безразмерный коэффициент у 1;

средняя энергия частицы равна ^ 4 кТ ~ h '* с ' G' '* t~ ' v~.

5. УСТАНОВЛЕНИЕ РАВНОВЕСИЯ

Не подлежит сомнению, что при высоких температурах число пар е+е~ не отличается от равновесного. Для примера рассмотрим момент, когда Т= 1 Мае (1,16-10 1 0 °К), = 1 сек, пе+ R^ = 10 3 0 см~г. Сечение аннигиляции порядка 10~24 см2, скорость частиц порядка скорости света, а следовательно, время установления равновесия порядка Итак, ничтожно мало по сравнению с t. Полное равновесие е+е~ ^ обеспечено.

Точно так же обстоит дело с установлением равновесия мюонных пар +~, а также мезонов и барионов всех сортов при соответствующих более высоких температурах.

Вопрос об установлении равновесия нужно рассматривать только в двух случаях:

а) при слабом взаимодействии, когда сечение реакции во много раз меньше 10~24 см2; сюда относится вопрос о нейтрино и гравитонах;

б) для частиц с отличной от нуля массой покоя при низкой температуре, когда равновесная концентрация становится малой; сюда относится вопрос об остатке античастиц — антипротонов и позитронов — и вопрос о возможной концентрации кварков.

Рассмотрим эти вопросы по очереди.



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 6 |
 

Похожие работы:

«Сохань Ирина Владимировна ТОТАЛИТАРНЫЙ ПРОЕКТ ГАСТРОНОМИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ (НА ПРИМЕРЕ СТАЛИНСКОЙ ЭПОХИ 1920–1930-х годов) Издательство Томского университета 2011 УДК 343.157 ББК 67 С68 Рецензенты: Коробейникова Л.А., д. филос. н., профессор ИИК ТГУ Мамедова Н.М., д. филос. н., профессор каф. философии Моск. Гос.Торгово-экономического ун-та Савчук В.В., д. филос. н., профессор ФсФ СПбГУ Сохань И.В. Тоталитарный проект гастрономической культуры (на С68 примере Сталинской эпохи 1920–1930-х годов). –...»

«Библиотека повара выпускается для того, чтобы помочь повару в его практической работе на производстве, повысить его квалификацию. В настоящем издании изложена технология приготовления 226 холодных блюд и закусок из мясопродуктов, домашней и дикой птицы, субпродуктов, рыбопродуктов, мясной и рыб ной гастрономии, грибов, свежей зелени, свежих, соленых и маринованных овощей, а также 35 соусов и приправ. Кроме того, в книге приведены некоторые сведения о ра бочем месте повара, необходимом инвентаре...»

«BY JERRY HOPKINS FOREWORD BY ANTHONY BOURDAIN PHOTOGRAPHS BY MICHAEL FREEMAN PERIPLUS ДЖЕРРИ ХОПКИНС ЭКСТРЕМАЛЬНАЯ КУХНЯ ПРИЧУДЛИВЫЕ И УДИВИТЕЛЬНЫЕ БЛЮДА, КОТОРЫЕ ЕДЯТ ЛЮДИ Москва 2006 УДК 641 ББК 36.997 (7США) Х-78 Хопкинс Д. Х-78 Экстремальная кухня: Причудливые и удивительные блюда, которые едят люди / Джерри Хопкинс. — Пер. с англ. К. Ткаченко. — М.: ФАИР-ПРЕСС, 2006. — 336 с: ил. ISBN 5-8183-1032-9 (рус.) ISBN 0-7946-0255-Х (англ.) Тараканы, змеи, личинки насекомых, мясо собак и кошек,...»

«КОРАН И СОВРЕМЕННАЯ НАУКА (Сборник статей) Сост. М. Якубович 1 Мусульманское Общество по Распространению Ислама Александрия Арабская Республика Египет Содержание Предисловие составителя Али-Заде А. Коран и достижения современной науки Харун Яхья. Откровения Корана о будущем Харун Яхья. Рождение человека Чудо Священного Корана в Буквах и Числах Мухаммед Айман Абдуллах и др. Некоторые чудодейственные стороны стороны Священного Корана относительно описания кучевых облаков Факты из астрономии и...»

«Л юбознательные путешественники, совершающие вояж по побережью или горным внутренним районам Валенсии, не перестают удивляться тому, как разнообразна народная кухня испанского средиземноморья. Вездесущая паэлья и другие блюда из риса – далеко не единственная гастрономическая достопримечательность этих мест. В городах и сельских районах Валенсии готовят бесчисленное множество оригинальных повседневных блюд, столь вкусных, сколь мало известных. Время и житейская мудрость простых людей...»

«Annotation Эта книга – для тех, кто хочет больше всех знать. В энциклопедии собраны тысячи самых любопытных, удивительных и необычных фактов из самых разных областей человеческого знания: астрономии, физики, географии, биологии, медицины, истории, археологии, мифологии и искусства. Увлекательно изложенные, краткие и емкие статьи помогут эрудиту расширить свой кругозор и поразить знакомых уровнем своих познаний. Прочитав эту книгу, вы сможете сказать с уверенностью: теперь я знаю все! Анатолий...»

«В.Е. Еремеев СИМВОЛЫ И ЧИСЛА КНИГИ ПЕРЕМЕН М., 2002 Электронная версия публикуется с исправлениями и добавлениями Оглавление Введение Часть 1 1.1. “Книга перемен” и ее категории 1.2. Символы гуа 1.3. Стихии 1.4. Музыкальная система 1.5. Астрономия 1.6. Медицинская арифмосемиотика Часть 2 2.1. Семантика триграмм 2.2. Триграммы и стихии 2.3. Пневмы и меридианы 2.4. Пространство и время 2.5. “Магический квадрат” Ло шу 2.6. Триграммы и теория люй 2.7. Этические спектры дэ 2.8. Теория эмоций 2.9....»

«Введение Часть I Глава 1 Глава 2 Глава 3 Глава 4 Глава 5 Глава 6 Глава 7 Глава 8 Глава 9 Глава 10 Часть II Глава 11 Глава 12 Глава 13 Глава 14 Глава 15 Глава 16 Глава 17 Глава 18 Глава 19 Часть III Глава 20 Глава 21 Глава 22 Глава 23 Глава 24 Глава 25 Глава 26 Глава 27 notes 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Михаил Бухар Популярно о микробиологии Памяти академика Георгия Константиновича Скрябина Предисловие к первому изданию Роль и прямое участие микроорганизмов в нашей жизни трудно переоценить. Они поистине...»

«Методы слепой обработки сигналов и их приложения в системах радиотехники и связи Москва Радио и связь 2003 УДК 621.396 Горячкин О.В. Методы слепой обработки сигналов и их приложения в системах радиотехники и связи. – М.: Радио и связь, 2003. – 230с.: ил. ISB 5-256-01712-8. Книга посвящена новому направлению цифровой обработки сигналов, известному как слепая обработка сигналов. Методы и алгоритмы слепой обработки сигналов находят свои приложения в системах связи, задачах цифровой обработки речи,...»






 
© 2013 www.knigi.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.