WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 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 4 ] --

Рождение электронных нейтрино и антинейтрино идет в основном по реакции е~ + е+ = Vg-f-Vg. Ее сечение для релятивистских электронов и позитронов где g — константа слабого взаимодействия ~ 10~ 49 эрг-см3. Подставим вместо по порядку величины кТ и составим, используя выражение для Т, условие Эта оценка является весьма грубой, и она приведена лишь с той целью, чтобы показать, как входят в искомое выражение константы G, g и другие.

Для более точной оценки воспользуемся выражением скорости перекачки энергии из е+е' в vv, вычисленным Чиу (в двух формулах ниже — в С К):

и сравним его с равновесной плотностью энергии и -:

откуда время установлення равновесной плотности Используем связь /:

Приравнивая t =, найдем (при ~ 4,5) Существенно, что равновесие между w и е е- поддерживается лишь в тот период, когда Известно, что существуют два типа нейтрино-электронные v e и мюонные. Проведенный расчет относился к электронным нейтрино.

Мюонные нейтрино рождаются в реакциях Время жизни мюона 2-Ю"*6 сек. Отсюда следует, что время установления равновесия приблизительно равно 2-10~6 сек, когда • т^с2 и мюонов много; если же т^с и число мюонов уменьшается, соответственно увеличивается время установления равновесия:

{ — в Мае). Сопоставляя с выражением (), найдем из условия t =, = 12 Мае, t = 0,01 сек, ехр (~т^с /Т) ~ 10-4.

Итак, есть период полного термодинамического равновесия всех типов частиц, включая оба сорта нейтрино н антинейтрино. При этом т^сг Tt тесг, а значит, равновесные плотности энергии находятся в соотношении (в момент = 7) Эти соотношения можно найти, например, в «Статистической физике» Ландау и Лифшица.

Для краткости вместо еу пишем просто у... Все остальные частицы практически отсутствуют (о гравитонах речь пойдет ниже). Плотность барионов в этот момент обозначим через - Раньше этого периода также в равновесии находятся частицы всех типов; при более высокой температуре добавляются еще сильно взаимодействующие мезоны и барион-антнбарионные пары. Равновесие между сильно взаимодействующими частицами, электромагнитными квантами и заряженными лептонами устанавливается практически мгновенно. Следовательно, выше 7 есть полное равновесие, ниже нейтрино (как v e, так и ) расширяются, не взаимодействуя с другими видами частиц.

Нетрудно найти удельную энтропию в момент Ти отдельно для и пар и отдельно для нейтрино:

Б ходе расширения после ty при ^Т\ отдельно сохраняется часть энтропии, зависящая от нейтрино, и часть зависящая от у и е ±. Однако между собой и е ± находятся в равновесии и обмениваются энергией и энтропией.

Обозначим индексом 0 сегодняшнюю ситуацию. Получим, учитывая, что пар е* лри низкой температуре уже нет:

Здесь ТОу — это и есть сегодняшняя температура квантов 3° К, 0 —предположительно 10~ 29 г/см3. Независимо от численного значения 0 из приведенных выше равенств следует:

Вопрос о плотности нейтрино в горячей модели рассматривался кратко в статье Зельдовича (Атомная энергия 14, 92 (1963)) и подробно в упомянутых выше обзорах; см.

также упомянутую статью R. Dicke и его сотрудников *).

Экспериментальное обнаружение планковского спектра нейтрино представляло бы огромный интерес. Если подтвердилось бы соотношение Tov : ТОу, то было бы получено доказательство 10правильности наших представлений о самых ранних стадиях расширения (Т ~ 1О градусов, еы 105 г/см3). В принципе наличие космологического фона нейтрино и антинейтрино меняет вид спектра электронов -распада вблизи максимальной энергии (S. W e i Ь е г g, Phys. Rev. 128, 1457 (1962)), что, по замечанию А. Д. Сахарова, можно было бы использовать для обнаружения реликтовых нейтрино.

Однако, как отметил Б. М. Понтекорво, аналогичное изменение спектра вызывает и наличие у нейтрино малой массы покоя. Опыт дает mv c 100 эв; космический фон содержит нейтрино с энергией порядка 10~ эв. Значит, для их обнаружения нужно повысить точность опыта в ~ 10 раз!

Выше мы видели, что сравнительно ранний отрыв (прекращение взаимодействия) нейтрино от других частиц уменьшает их энергию, поскольку на ранних стадиях энергия была распределена между большим числом сортов частиц.

Это рассуждение придает большую стабильность всей теоретической картине:

если существуют какие-то неизвестные нам типы частиц, еще слабее взаимодействующие с известными, чем нейтрино, то они отрываются еще раньше, а следовательно, вносят вклад в общую плотность энергии существенно меньший, чем нейтрино **).

Неизвестные сильно взаимодействующие частицы, очевидно, можно себе представить лишь в области больших масс — ивач,е они уже были бы открыты! Частным случаем таких неизвестных гипотетических частиц являются..кварки.-;

Такие тяжелые сильно взаимодействующие частицы меняют соотношение между и при me2, но к моменту, когда достигается =, они вымирают и никакого влияния на все дальнейшее не оказывают.

Частицы, способные к самопроизвольному распаду, после снижения температуры (т. е. когда прекращается их образование) исчезают по экспоненциальному закону в функции времени, и наблюдение реликтовых частиц такого рода невозможно.

Иначе обстоит дело в случае частиц, стабильных в вакууме и исчезающих только при взаимодействии с другими частицами. К таким относятся антипротоны р, позитроны е+, какой-то один сорт кварков (если они существуют) и его античастицы.

В предположении однородности начального распределения вещества везде имеется избыток нуклонов и электронов; в этих условиях остаточная концентрация р и е оказывается ничтожной, значительно меньше той, которая генерируется в настоящее время в космических лучах.



Существует теория, согласно которой мир в среднем зарядово симметричен, т. е. содержит равное число барионов и антибарионов. Аннигиляция не происходит вследствие того, что они разделены пространственно. Более того, выдвигалось предположение, что на раннем этапе барионы и антибарионы находились вместе, а затем были разделены комбинированным действием гравитационных и магнитных сил.

Приводим ссылку: X. А л ь в е н, Астрон. ж. 42 (5), 873 (1965); Н. А 1 f v e n and О. К 1 е i n, Ark. Phys. 23, 187 (1962). Эта теория неудовлетворительна, так как рассмотрение приходится начинать с разреженной плазмы малой плотности, а не с р=со.

Оставаясь ниже на базе консервативного взгляда об избытке барионов и отсутствии разделения, обратимся к кваркам.

Кварк может исчезнуть лишь при столкновении с другим кварком (q + q='N +~q) или с антикварком (q + д = л,,...). Поэтому при уменьшении их концентрации скорость гибели кварков уменьшается. Количественно вопрос был разобран в статьях:

(1965). К проделанному там анализу можно только добавить, что статьи писались до наблюдений, подтвердивших горячую модель. В настоящее время из диапазона 10~ —10~, указанного в статьях (К)- * относилось к холодной модели), нужно выбрать цифру, близкую к наибольшей. При рассмотрении выгорания в звездах нужно иметь в виду, что если стабилен р-кварк с зарядом-}- — е, то стабилен и ^-кварк с заряСм. также работу Пиблса, примечание к стр. 663.

**) По замечанию Герштейна и Зельдовича (Письма ЖЭТФ 4, сентябрь 1966) из космологических соображений следует, что масса покоя мюонных нейтрино меньше 500 эв/с2. Экспериментально доказано лишь, что эта масса меньше 2 Мэв/с*.

дом —-g- e, который должен уже в силу кулоновского взаимодействия прилипать к тяжелым ядрам. В прилипании может играть роль и сильное взаимодействие.

В целом учет прилипания уменьшает степень выгорания кварков в звездах. Сегодня следует считать наиболее вероятным отношение — 10- Ч-10"~ кварков к нуклонам.

6 ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ В ГОРЯЧЕЙ МОДЕЛИ

Кроме цитированных выше работ Гамова, Альфера и Германа и цитированных там не опубликованных до сих пор расчетов Ферми и Туркевича, отметим следующую работу: С. H a y a s h i, Progr. Theor. Phys. (Japan) 5, 224 (1950), где рассматривается изменение во времени соотношения между протонами и нейтронами.

При высокой температуре процесс идет значительно быстрее, чем спонтанный распад нейтрона (п -*• + е~ 4-, = И мин), за счет индуцированного превращения *) При температуре выше Т2 — 1 Мэе имеет место термодинамическое равновесие где Am — разность масс, равная 1,3 Мэв.

Нужно было уточнить работу Хаяши (расчеты приведены в Advances Astron. and Astrophys. 3, 241 (1965)), учитывая принцип Паули: например, скорость процесса е~ -\- -*• + зависит не только от числа электронов нужной энергии, но и от числа свободных мест в распределении нейтрино. Поскольку общая концентрация барионов ничтожна по сравнению с концентрацией е±,,, отношение nip зависит только от времени и не зависит от самой концентрации барионов, т. е. не зависит от удельной энтропии. Окончательно получается = 16,5% ( + ), = 83,5% (к + ).

При более низкой температуре реакции (6,1) практически прекращаются, спонтанный распад нейтронов конкурирует с ядерными реакциями, которые начинаются с захвата нейтрона + = D + и заканчиваются образованием Не 4. Конкурирующий с распадом нейтрона процесс требует двойных столкновений, поэтому он представлен тем сильнее, чем выше плотность барионов при данной температуре, т. е. чем меньше удельная энтропия. При малой энтропии все нейтроны превращаются в Н е и, следовательно, получится 33% Не 4, 67% водорода. Примерный вид зависимости химического состава Вселенной от времени показан на рис. 5.

Мерой энтропии является отношение T3,'Qm. Приводим результаты расчета Ю. Н. Смирнова (Астрон. ж. 49 (6), 1084 (1964)) конечного состава вещества Вселенной в %% для трех значений энтропии, исправленные с учетом вышеизложенного (таблица).

Напомним, что, принимая = 3°, Qm = 10^ 29, получим TslQm = 3-10 30, а при крайнем значении плотности Qm = 3-" 3 1 получим T'AlQm = 100-Ю 30. Следовательно, ожидаемое содержание гелия в дозвездном веществе лежит в пределах от 28 до 32%.

Вопрос о фактическом количестве гелия в различных объектах обсуждается с точки зрения горячей модели в заметке Хойла и Тайлер (Nature 203, 1108 (1964)). Они считают, что имеется хорошее согласие с ожидаемым значением 30%. Раньше предполагали, что гелия значительно меньше. Так, например, в книге Бете а Сальпетера «Квантовая механика атомов с одним и двумя электронами» (гл. IV, раздел 3, § 74, В, стр. 317 английского издания 1957 г.) без указания источников говорится, что «типичВезде рассматриваются только электронные нейтрино \е; индекс е опускаем.

«ГОРЯЧАЯ» МОДКЛЬ ВСЕЛЕННОЙ

ное звездное вещество состоит главным образом из водорода плюс приблизительно 10% (по массе) гелия...».

Некоторые авторы и сейчас считают, что содержание первичного гелия меньше 30% (порядка 13—20%), и видят в этом трудность излагаемой теории горячей Вселенной (см. высказывания Wool Га и РееЫеь'а, приведенные в препринте Пэйджа; см.

также цитированную работу Dicke с сотрудниками).

Определение содержания гелия в старых звездах особенно затруднительно именно потому, что старые звезды имеют низкую температуру поверхности.

Вопрос о методах обнаружения гелия в межгалактическом газе рассматривает Р. А. Сюняев (Астрон. ж. As 5 (1966)). iJut методы оказываются весьма трудными.

В принципе было бы весьма интересно измерить содержание первичного дейтерия и Н е 3 в дозвездном веществе; их содержание зависит от энтропии в той области, где количество Не 4 достигает насыщения. Однако эта задача еще труднее. К тому же ядерные реакции под действием космических лучей легко перекрывают реликтовое содержание Не 3, а может быть, и дейтерия *).

7. ГРАВИТАЦИОННЫЕ ЕДИНИЦЫ, РОЖДЕНИЕ ГРАВИТОНОВ



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |
 

Похожие работы:

«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....»

«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...»

«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...»

«РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ по дисциплине НАУКИ О ЗЕМЛЕ Для студентов I курса Направление подготовки 020400.62 Биология Профиль: Биоэкология, Ботаника, Общая биология, Физиология человека Квалификация (степень) Бакалавр Форма обучения Очная Обсуждено на заседании кафедры Составители: ботаники 2013 г. к.б.н., доцент Иванова С.А., Протокол № к.б.н., ассистент Зуева Л.В. Заведующий кафедрой С.М. Дементьева Тверь 2013 2. Пояснительная записка Цели дисциплины: Формирование теоретических знаний и...»

«4. В поэме Медный всадник А. С. Пушкин так описывает наводнение XXXV Турнир имени М. В. Ломоносова 30 сентября 2012 года 1824 года, характерное для Санкт-Петербурга: Конкурс по астрономии и наукам о Земле Из предложенных 7 заданий рекомендуется выбрать самые интересные Нева вздувалась и ревела, (1–2 задания для 8 класса и младше, 2–3 для 9–11 классов). Перечень Котлом клокоча и клубясь, вопросов в каждом задании можно использовать как план единого ответа, И вдруг, как зверь остервенясь, а можно...»

«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...»

«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...»

«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). –...»

«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,...»

«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,...»






 
© 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.