សកលលោកគឺជាអ្វីៗទាំងអស់ដែលមាន។ ពីភាគល្អិតធូលី និងអាតូមតូចបំផុត រហូតដល់ការប្រមូលផ្តុំដ៏ធំនៃបញ្ហានៃពិភពផ្កាយ និង ប្រព័ន្ធផ្កាយ. ដូច្នេះ វានឹងមិនជាការខុសទេក្នុងការនិយាយថា វិទ្យាសាស្រ្តណាមួយ វិធីមួយ ឬមួយផ្សេងទៀត សិក្សាសកលលោកឱ្យបានច្បាស់លាស់ជាង មធ្យោបាយមួយ ឬទិដ្ឋភាពផ្សេងទៀតរបស់វា។ មាន វិន័យវិទ្យាសាស្ត្រវត្ថុនៃការសិក្សាដែលជាសកលលោកផ្ទាល់។ នេះ​ជា​សាខា​ពិសេស​នៃ​តារាសាស្ត្រ ដែល​គេ​ហៅ​ថា លោហធាតុវិទ្យា។

Cosmology គឺជាការសិក្សាអំពីសកលលោកទាំងមូល រួមទាំងទ្រឹស្តីទាំងមូលផងដែរ។ ការសង្កេតតារាសាស្ត្រតំបន់ជាផ្នែកនៃសកលលោក។

ជាមួយនឹងការអភិវឌ្ឍន៍នៃវិទ្យាសាស្ត្រកាន់តែបង្ហាញឱ្យឃើញ ដំណើរការរាងកាយកើតឡើងនៅក្នុងពិភពលោកជុំវិញយើង អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រភាគច្រើនបានផ្លាស់ប្តូរបន្តិចម្តងៗទៅរកគំនិតសម្ភារៈនិយមអំពីភាពគ្មានទីបញ្ចប់នៃសកលលោក។ នៅទីនេះ តម្លៃដ៏អស្ចារ្យមានការរកឃើញដោយ I. Newton (1643 - 1727) នៃច្បាប់ ទំនាញបោះពុម្ពនៅឆ្នាំ 1687 ។ ផលវិបាកដ៏សំខាន់មួយនៃច្បាប់នេះគឺការអះអាងដែលថានៅក្នុង សាកល​គ្មាន​កំណត់សារធាតុទាំងអស់របស់វាក្នុងកំឡុងពេលកំណត់ត្រូវតែត្រូវបានទាញរួមគ្នាទៅជាតែមួយ ប្រព័ន្ធបិទចំណែកឯនៅក្នុង សកលលោកគ្មានកំណត់វត្ថុនៅក្រោមសកម្មភាពនៃទំនាញផែនដីត្រូវបានប្រមូលក្នុងបរិមាណកំណត់មួយចំនួន (យោងទៅតាមគំនិតនៅពេលនោះ - នៅក្នុងផ្កាយ) ការបំពេញសកលលោករាបស្មើ។

តម្លៃដ៏អស្ចារ្យសម្រាប់ការអភិវឌ្ឍន៍ គំនិតសហសម័យអំពីរចនាសម្ព័ន្ធ និងការអភិវឌ្ឍន៍នៃសកលលោក មានទ្រឹស្តីទូទៅនៃទំនាក់ទំនង ដែលបង្កើតឡើងដោយ A. Einstein (1879 - 1955) ។ វា​ជា​ទូទៅ​ទ្រឹស្តី​នៃ​ទំនាញ​ញូតុន​ទៅ ម៉ាស់ធំនិងល្បឿនធៀបនឹងល្បឿនពន្លឺ។ ជាការពិត ម៉ាស់ដ៏ធំនៃរូបធាតុត្រូវបានប្រមូលផ្តុំនៅក្នុងកាឡាក់ស៊ី ហើយល្បឿននៃកាឡាក់ស៊ីឆ្ងាយ និង quasars គឺអាចប្រៀបធៀបទៅនឹងល្បឿននៃពន្លឺ។

មួយនៃផលវិបាកសំខាន់ៗ ទ្រឹស្តីទូទៅទំនាក់ទំនងគឺជាការសន្និដ្ឋានអំពី ចលនាបន្តបញ្ហានៅក្នុងសកលលោក - ភាពមិនស្ថិតស្ថេរនៃសកលលោក។ ការសន្និដ្ឋាននេះត្រូវបានឈានដល់ក្នុងទសវត្សរ៍ទី 20 នៃសតវត្សទីរបស់យើង។ គណិតវិទូសូវៀត A.A. Fridman (1888 - 1925) ។ គាត់បានបង្ហាញថា អាស្រ័យលើដង់ស៊ីតេមធ្យមនៃរូបធាតុ សកលលោកត្រូវតែពង្រីក ឬចុះកិច្ចសន្យា។ ជាមួយនឹងការពង្រីកសកលលោក ល្បឿននៃការធ្លាក់ចុះនៃកាឡាក់ស៊ីគួរតែសមាមាត្រទៅនឹងចម្ងាយទៅពួកគេ - ការសន្និដ្ឋានដែលបានបញ្ជាក់ដោយ Hubble ដោយការរកឃើញនៃ redshift នៅក្នុងវិសាលគមនៃកាឡាក់ស៊ី។

តម្លៃសំខាន់នៃដង់ស៊ីតេមធ្យមនៃសារធាតុ ដែលធម្មជាតិនៃចលនារបស់វាអាស្រ័យ

ដែល G ជាថេរទំនាញ ហើយ H = 75 km/s* Mpc គឺជាថេរ Hubble ។ ការជំនួស តម្លៃដែលចង់បានយើងទទួលបានតម្លៃសំខាន់នៃដង់ស៊ីតេមធ្យមនៃសារធាតុ P k = 10 -29 g/cm 3 ។

ប្រសិនបើដង់ស៊ីតេមធ្យមនៃរូបធាតុនៅក្នុងសកលលោកគឺធំជាងកត្តាសំខាន់ នោះនៅពេលអនាគត ការពង្រីកសកលលោកនឹងត្រូវបានជំនួសដោយការបង្ហាប់ ហើយនៅដង់ស៊ីតេមធ្យមស្មើនឹង ឬតិចជាងកម្រិតសំខាន់ ការពង្រីកនឹងមិនបញ្ឈប់ឡើយ។ រឿងមួយច្បាស់ណាស់ថា យូរ ​​ៗ ទៅការពង្រីកបាននាំឱ្យមានការថយចុះយ៉ាងខ្លាំងនៃដង់ស៊ីតេនៃរូបធាតុ ហើយនៅដំណាក់កាលជាក់លាក់នៃការពង្រីក កាឡាក់ស៊ី និងផ្កាយបានចាប់ផ្តើមបង្កើត។

ក្នុងទសវត្សរ៍ទី 20 ។ សតវត្សទី XX លេចធ្លោ រូបវិទ្យាសូវៀត A. A. ចៀនបានបង្កើតឡើងថា ពីសមីការនៃទ្រឹស្តីទូទៅនៃទំនាក់ទំនង វាកើតឡើងថាចក្រវាឡមិនអាចផ្លាស់ប្តូរបានទេ វាត្រូវតែវិវឌ្ឍ។ ពិភពលោករបស់យើងត្រូវតែបង្រួម ឬពង្រីក។ តាមទស្សនៈរបស់អ្នកសង្កេតការណ៍ (មិនថាគាត់នៅទីណាទេ៖ បន្ទាប់ពីទាំងអស់ ពិភពលោកគឺដូចគ្នា ហើយនៅចំនុចនីមួយៗ អ្វីៗកើតឡើងដូចគ្នាទៅនឹងអ្វីផ្សេងទៀតដែរ) វត្ថុឆ្ងាយៗទាំងអស់ផ្លាស់ទីឆ្ងាយពីគាត់ (ឬចូលទៅជិតគាត់) ជាមួយនោះ។ ល្បឿនកាន់តែច្រើនបន្ថែមទៀតដែលពួកគេមានទីតាំងនៅ។ នេះផ្លាស់ប្តូរដង់ស៊ីតេមធ្យមនៃរូបធាតុនៅក្នុងសកលលោក។ នៅក្នុងការសង្កេត ការពង្រីកនៃសកលលោកត្រូវបានបង្ហាញដោយការពិតដែលថានៅក្នុងវិសាលគមនៃកាឡាក់ស៊ីឆ្ងាយ បន្ទាត់ស្រូបយកត្រូវបានផ្លាស់ប្តូរទៅផ្នែកក្រហមនៃវិសាលគម។ នេះត្រូវបានគេហៅថា redshift ។

Redshift ងាយស្រួលដកចេញនូវភាពផ្ទុយគ្នានៃ photometric ។ យ៉ាងណាមិញ នៅពេលដែលផ្លាស់ទីទៅវត្ថុឆ្ងាយៗកាន់តែច្រើន ពន្លឺរបស់ផ្កាយក៏ថយចុះផងដែរ ដោយសារតែថាមពលកង់ទិចថយចុះ ដោយសារការផ្លាស់ប្តូរពណ៌ក្រហម។ នៅពេលដែលល្បឿននៃការដកចេញជិតដល់ល្បឿននៃពន្លឺ ផ្កាយនឹងមើលមិនឃើញ។

នៅក្នុងទ្រឹស្ដីរបស់ Friedman បរិមាណមួយហៅថាដង់ស៊ីតេសំខាន់លេចឡើង។ វាអាចត្រូវបានបញ្ជាក់នៅក្នុងលក្ខខណ្ឌនៃថេរ Hubble:

ρ ទៅ = 3 ហ 2/8 ភី ជី,

កន្លែងណា ហគឺថេរ Hubble; ជី- ថេរទំនាញ។

ពេលវេលាអវកាស

ទ្រឹស្ដីទូទៅនៃទំនាក់ទំនងអាចឱ្យយើងបកស្រាយថេរ Hubble ថាជាការតបស្នងនៃពេលវេលាដែលបានកន្លងផុតទៅចាប់តាំងពីការបង្កើតសកលលោក៖

ហ = 1 / ធ.

ជាការពិតណាស់ ប្រសិនបើយើងត្រលប់ទៅមាត្រដ្ឋានពេលវេលាវិញ នោះវាបង្ហាញថា ប្រហែល 15-20 ពាន់លានឆ្នាំសកលលោកមានវិមាត្រសូន្យ និងដង់ស៊ីតេគ្មានកំណត់។ រដ្ឋបែបនេះត្រូវបានគេហៅថាជាទូទៅឯកវចនៈ។ វាលេចឡើងនៅក្នុងវ៉ារ្យ៉ង់ទាំងអស់នៃម៉ូដែល Friedman ។ វាច្បាស់ណាស់ថានៅទីនេះគឺជាដែនកំណត់នៃការអនុវត្តនៃទ្រឹស្តី ហើយវាចាំបាច់ក្នុងការទៅហួសពីក្របខ័ណ្ឌនៃគំរូនេះ។ សម្រាប់រយៈពេលខ្លីគ្រប់គ្រាន់ ផល​ប៉ះ​ពាល់ Quantum(OTO សុទ្ធសាធ ទ្រឹស្តីបុរាណ) ក្លាយជាការសម្រេចចិត្ត។

វាធ្វើតាមទ្រឹស្ដីរបស់ Friedman ដែលសេណារីយ៉ូផ្សេងៗសម្រាប់ការវិវត្តន៍នៃសកលលោកគឺអាចធ្វើទៅបាន៖ ការពង្រីកគ្មានដែនកំណត់ ការផ្លាស់ប្តូរនៃការកន្ត្រាក់ និងការពង្រីក និងសូម្បីតែរឿងតូចតាច។ ស្ថិរភាព​របស់​រដ្ឋ. តើ​សេណារីយ៉ូ​មួយ​ណា​ក្នុង​ចំណោម​សេណារីយ៉ូ​ទាំង​នេះ​ត្រូវ​បាន​ដឹង​គឺ​អាស្រ័យ​លើ​សមាមាត្រ​រវាង​ដង់ស៊ីតេ​សំខាន់​និង​ជាក់ស្តែង​នៃ​រូបធាតុ​ក្នុង​សាកលលោក​នៅ​ដំណាក់កាល​នីមួយៗ​នៃ​ការ​វិវត្តន៍។ ដើម្បីប៉ាន់ប្រមាណតម្លៃនៃដង់ស៊ីតេទាំងនេះ ជាដំបូង ចូរយើងពិចារណាពីរបៀបដែលតារារូបវិទ្យាស្រមៃមើលរចនាសម្ព័ន្ធនៃចក្រវាឡ។

បច្ចុប្បន្ននេះគេជឿថា រូបធាតុក្នុងសកលលោកមានបីទម្រង់៖ រូបធាតុធម្មតា វិទ្យុសកម្មផ្ទៃខាងក្រោយនិងអ្វីដែលគេហៅថា "ងងឹត" ។ បញ្ហាធម្មតាត្រូវបានប្រមូលផ្តុំជាចម្បងនៅក្នុងផ្កាយ ដែលក្នុងនោះមានប្រហែលមួយរយពាន់លាននៅក្នុង Galaxy របស់យើងតែមួយ។ ទំហំរបស់ Galaxy របស់យើងគឺ 15 គីឡូparsec (1 parsec = 30.8 x 1012 km)។ វាត្រូវបានសន្មត់ថានៅក្នុងសកលលោកមានកាឡាក់ស៊ីផ្សេងៗគ្នារហូតដល់មួយពាន់លាន ដែលចម្ងាយជាមធ្យមរវាងវាស្ថិតនៅលើលំដាប់នៃមួយមេហ្គាប៉ារសេក។ កាឡាក់ស៊ីទាំងនេះត្រូវបានចែកចាយមិនស្មើគ្នាខ្លាំង បង្កើតជាចង្កោម។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ ប្រសិនបើយើងពិចារណាលើសកលលោក ទំហំ​ធំឧទាហរណ៍ "បំបែក" វាទៅជា "កោសិកា" ដែលមានទំហំលីនេអ៊ែរលើសពី 300 មេហ្គាប៉ារសេក បន្ទាប់មករចនាសម្ព័ន្ធមិនស្មើគ្នានៃសកលលោកនឹងលែងត្រូវបានគេសង្កេតឃើញទៀតហើយ។ ដូច្នេះនៅលើមាត្រដ្ឋានដ៏ធំបំផុត សកលលោកមានភាពដូចគ្នា និងអ៊ីសូត្រូពិច។ នៅទីនេះសម្រាប់ការចែកចាយឯកសណ្ឋាននៃសារធាតុបែបនេះ មនុស្សម្នាក់អាចគណនាដង់ស៊ីតេ rv ដែលជា ~ 3 × 10-31 ក្រាម / cm3 ។

ដង់ស៊ីតេស្មើនឹងការចម្លងវិទ្យុសកម្មគឺ rr ~ 5 × 10-34 g / cm3 ដែលតិចជាង rb ហើយដូច្នេះ ប្រហែលជាមិនត្រូវបានគេយកមកពិចារណានៅពេលគណនាដង់ស៊ីតេសរុបនៃរូបធាតុនៅក្នុងសកលលោកទេ។

ដោយសង្កេតមើលឥរិយាបថរបស់កាឡាក់ស៊ី អ្នកវិទ្យាសាស្ត្របានណែនាំថា បន្ថែមពីលើពន្លឺ "អាចមើលឃើញ" នៃកាឡាក់ស៊ីខ្លួនឯង ជាក់ស្តែងនៅក្នុងលំហជុំវិញពួកវាមានសារធាតុសំខាន់ៗ ដែលមិនអាចសង្កេតដោយផ្ទាល់បាន។ ម៉ាស់ "លាក់" ទាំងនេះបង្ហាញខ្លួនឯងថាជាទំនាញផែនដី ដែលប៉ះពាល់ដល់ចលនារបស់កាឡាក់ស៊ីជាក្រុម និងចង្កោម។ ដោយផ្អែកលើសញ្ញាទាំងនេះ ដង់ស៊ីតេ rt ដែលទាក់ទងនឹងបញ្ហា "ងងឹត" នេះក៏ត្រូវបានប៉ាន់ប្រមាណផងដែរ ដែលយោងទៅតាមការគណនាគួរតែមានប្រហែល 30 ដងច្រើនជាង rv ។ ដូចដែលនឹងត្រូវបានគេមើលឃើញពីអ្វីដែលបន្ទាប់វាគឺជាបញ្ហា "ងងឹត" ដែលនៅទីបំផុត "ទទួលខុសត្រូវ" សម្រាប់ "សេណារីយ៉ូ" មួយឬមួយផ្សេងទៀតនៃការវិវត្តនៃសកលលោក 1 ។

ដើម្បីផ្ទៀងផ្ទាត់នេះ អនុញ្ញាតឱ្យយើងប៉ាន់ស្មានដង់ស៊ីតេសំខាន់នៃរូបធាតុ ដោយចាប់ផ្តើមពីសេណារីយ៉ូ "លោតឡើង" នៃការវិវត្តន៍ត្រូវបានជំនួសដោយ "ឯកតា" មួយ។ ការប៉ាន់ប្រមាណបែបនេះ ទោះបីជាមានភាពរដុបក៏ដោយ អាចត្រូវបានធ្វើឡើងដោយផ្អែកលើមូលដ្ឋាន មេកានិចបុរាណដោយមិនពាក់ព័ន្ធនឹងទ្រឹស្តីទូទៅនៃទំនាក់ទំនង។ ពីរូបវិទ្យាតារាសាស្ត្រទំនើប យើងត្រូវការតែច្បាប់របស់ Hubble ប៉ុណ្ណោះ។

ចូរយើងគណនាថាមពលនៃកាឡាក់ស៊ីមួយចំនួនដែលមានម៉ាស់ m ដែលមានទីតាំងនៅចម្ងាយ L ពី "អ្នកសង្កេតការណ៍" (រូបភាព 1.1) ។ ថាមពល E នៃកាឡាក់ស៊ីនេះគឺជាផលបូកនៃថាមពល kinetic T = mv2/2 = mH2L2/2 និងថាមពលសក្តានុពល U = - GMm / L ដែលត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់ជាមួយនឹង អន្តរកម្មទំនាញកាឡាក់ស៊ី m ជាមួយនឹងបញ្ហានៃម៉ាស់ M ដែលមានទីតាំងនៅខាងក្នុងបាល់នៃកាំ L (វាអាចត្រូវបានបង្ហាញថាសារធាតុនៅខាងក្រៅបាល់មិនរួមចំណែកដល់ ថាមពលសក្តានុពល) ការបង្ហាញម៉ាស់ M ក្នុងន័យនៃដង់ស៊ីតេ r, M = 4pL3r/3 ហើយដោយពិចារណាលើច្បាប់ Hubble យើងសរសេរកន្សោមសម្រាប់ថាមពលនៃកាឡាក់ស៊ី៖

E \u003d T - G 4/3 pmr v2 / H2 \u003d T (1-G 8pr / 3H2) (1.1) ។

រូប ១.១.

វាអាចត្រូវបានគេមើលឃើញពីកន្សោមនេះដែលអាស្រ័យលើតម្លៃនៃដង់ស៊ីតេ r ថាមពល E អាចជាវិជ្ជមាន (E> 0) ឬអវិជ្ជមាន (E ។< 0). В первом случае рассматриваемая галактика обладает достаточной ថាមពល kineticដើម្បីយកឈ្នះ ការទាក់ទាញទំនាញម៉ាស់ M និងទៅកាន់ភាពគ្មានទីបញ្ចប់។ នេះ​ត្រូវ​គ្នា​នឹង​ការ​ពង្រីក​ឯកតា​គ្មាន​ដែន​កំណត់​នៃ​សាកលលោក (គំរូ​ចក្រវាល "បើក")។

ក្នុងករណីទីពីរ (E< 0) расширение Вселенной в какой-то момент прекратится и сменится сжатием (модель "замкнутой" Вселенной). Критическое значение плотности соответствует условию Е = 0, так что из (1.1) получаем:

rk = 3Н2 / 8pG (1.2) ។

ជំនួសកន្សោមនេះ។ តម្លៃដែលគេស្គាល់ H = 15 ((km/s)/106 ឆ្នាំពន្លឺ) និង G = 6.67×10-11 m3/kg s2 យើងទទួលបានតម្លៃនៃដង់ស៊ីតេសំខាន់ rk ~ 10-29 g/cm3 ។ ដូច្នេះ ប្រសិនបើសកលលោកមានតែរូបធាតុ "ដែលអាចមើលឃើញ" ធម្មតាជាមួយនឹងដង់ស៊ីតេ rv ~ 3 × 10-31 g/cm3 នោះអនាគតរបស់វានឹងត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់ជាមួយនឹងការពង្រីកគ្មានដែនកំណត់។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ដូចដែលបានរៀបរាប់ខាងលើ វត្តមានរបស់សារធាតុ "ងងឹត" ជាមួយនឹងដង់ស៊ីតេ rt > rv អាចនាំឱ្យមានការវិវត្តន៍នៃសកលលោក នៅពេលដែលរយៈពេលនៃការពង្រីកត្រូវបានជំនួសដោយរយៈពេលនៃការកន្ត្រាក់ (ដួលរលំ) (រូបភាព 1.2) ។ ពិតនៅក្នុង ពេលថ្មីៗនេះអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រកំពុងឈានដល់ការសន្និដ្ឋានកាន់តែខ្លាំងឡើងថា ដង់ស៊ីតេនៃរូបធាតុទាំងអស់នៅក្នុងសកលលោក រួមទាំងថាមពល "ងងឹត" គឺពិតជាស្មើនឹងកត្តាសំខាន់។ ហេតុអ្វីបានជាវាដូច្នេះ? មិនទាន់មានចម្លើយចំពោះសំណួរនេះនៅឡើយទេ។

រូប ១.២.

នៅក្នុងបេះដូងនៃគំនិត បន្ទុះកុហកការសន្មត់ថាការចាប់ផ្តើមនៃការវិវត្តន៍នៃសកលលោក (t = 0) ត្រូវគ្នាទៅនឹងរដ្ឋមួយដែលមានដង់ស៊ីតេគ្មានកំណត់ r = Ґ ( រដ្ឋឯកវចនៈសកលលោក) ១. ចាប់ពីពេលនេះតទៅ ចក្រវាឡពង្រីក ២ ហើយដង់ស៊ីតេមធ្យមរបស់វា r ថយចុះទៅតាមពេលវេលា យោងទៅតាមច្បាប់៖

r ~ 1 / G t2 (1.3)

ដែល G ជាថេរទំនាញ 3 ។

គោលគំនិតទីពីរនៃទ្រឹស្ដី Big Bang គឺការទទួលស្គាល់តួនាទីសម្រេច វិទ្យុសកម្មពន្លឺលើដំណើរការដែលបានកើតឡើងនៅដើមនៃការពង្រីក ៤. ដង់ស៊ីតេថាមពលអ៊ីនៃវិទ្យុសកម្មបែបនេះនៅលើដៃម្ខាងគឺទាក់ទងទៅនឹងសីតុណ្ហភាព T រូបមន្តដ៏ល្បីល្បាញ Stefan-Boltzmann៖

ដែល s = 7.6 10-16 J/m3deg4 គឺជាថេរ Stefan-Boltzmann ហើយម្យ៉ាងវិញទៀត ជាមួយនឹងដង់ស៊ីតេម៉ាស់ r:

r = e / с2 = sТ4/с2 (1.5)

ដែល c ជាល្បឿននៃពន្លឺ។

ការជំនួស (1.6) ចូលទៅក្នុង (1.4) ដោយគិតគូរ តម្លៃលេខ G និង s យើងទទួលបាន៖

T ~ 1010 t-1/2 (1.6)

ដែលពេលវេលាគិតជាវិនាទី ហើយសីតុណ្ហភាពស្ថិតនៅក្នុង kelvins ។

នៅខ្លាំងណាស់ សីតុណ្ហភាពខ្ពស់។(T > 1013 K, t< 10-6 с) Вселенная была абсолютно непохожа на то, что мы видим сегодня. В той Вселенной не было ни галактик, ни звезд, ни атомов... Как в "кипящем котле" в ней непрерывно рождались и исчезали кварки, лептоны и кванты អន្តរកម្មជាមូលដ្ឋានជាដំបូង ផូតុន (g) ។ ជាឧទាហរណ៍ នៅក្នុងការប៉ះទង្គិចគ្នានៃហ្វូតុងពីរ អេឡិចត្រុងមួយគូ (e-) - positron (e +) អាចកើតដែលស្ទើរតែវិនាសភ្លាមៗ (បំផ្លាញខ្លួនឯង) ម្តងទៀតផ្តល់កំណើតដល់ពន្លឺ quanta៖

g + g "e- + e+ (1.7)

ការបំផ្លិចបំផ្លាញនៃគូអេឡិចត្រុង-positron អាចនាំឱ្យមានកំណើតនៃគូភាគល្អិត-antiparticle ផ្សេងទៀត ឧទាហរណ៍ neutrino (n) និង antineutrino (n)

e- + e+ "n + `n (1.8)

ស្រដៀងគ្នា ប្រតិកម្មបញ្ច្រាសត្រូវបានអនុវត្តផងដែរដោយមានការចូលរួមពី hadrons ជាពិសេស nucleon (ប្រូតុង នឺត្រុង និង antiparticles របស់ពួកគេ) ។

ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ វាគួរតែត្រូវបានចងចាំក្នុងចិត្តថា ការបង្កើតគូភាគល្អិត-antiparticle នៅក្នុងការប៉ះទង្គិចគ្នានៃ photons គឺអាចធ្វើទៅបានលុះត្រាតែថាមពល photon Wg លើសពីថាមពលដែលនៅសល់ W0 = m0c2 នៃភាគល្អិតដែលបានបង្កើត។ ថាមពលមធ្យមហ្វូតុននៅក្នុងស្ថានភាពលំនឹងនៃទែរម៉ូឌីណាមិកត្រូវបានកំណត់ដោយសីតុណ្ហភាព៖

ដែល k គឺជាថេររបស់ Boltzmann ។

ដូច្នេះ ធម្មជាតិ​បញ្ច្រាស​នៃ​ដំណើរការ​ដែល​ទាក់ទង​នឹង​ហ្វូតូន​បាន​កើត​ឡើង​តែ​នៅ​សីតុណ្ហភាព​លើស​ពី​ធម្មតា​ប៉ុណ្ណោះ។ តម្លៃជាក់លាក់សម្រាប់ប្រភេទនីមួយៗ ភាគល្អិតបឋម T~m0c2/k ។

ឧទាហរណ៍ សម្រាប់ nucleon m0c2 ~ 1010 eV ដែលមានន័យថា Tnucl ~ 1013 K. ដូច្នេះ នៅ T > Tnucleon ការលេចចេញជាបន្តនៃគូ nucleon-antinucleon និងការបំផ្លាញស្ទើរតែភ្លាមៗជាមួយនឹងការផលិត photons អាចនិងកើតឡើង។ ប៉ុន្តែដរាបណាសីតុណ្ហភាព T កាន់តែតិចជាង T nucleon នុយក្លេអុង និងអង់ទីនុយក្លេអុងសម្រាប់យ៉ាងខ្លាំង ពេលខ្លីបាត់ទៅពន្លឺ។ ហើយប្រសិនបើនេះជាករណីសម្រាប់ nucleon និង antinucleon ទាំងអស់នោះ ចក្រវាឡនឹងត្រូវទុកចោលដោយគ្មាន hasrons ស្ថេរភាព ដែលមានន័យថាវានឹងមិនមានសារធាតុណាដែលកាឡាក់ស៊ី ផ្កាយ និងផ្សេងទៀតត្រូវបានបង្កើតឡើងជាបន្តបន្ទាប់នោះទេ។ វត្ថុអវកាស. ប៉ុន្តែវាប្រែថាជាមធ្យមមានភាគល្អិត "បន្ថែម" មួយ (!) សម្រាប់រាល់គូ nucleon-antinucleon រាប់ពាន់លានគូ។ វាមកពីស្នូល "បន្ថែម" ទាំងនេះដែលសារធាតុនៃសកលលោករបស់យើងត្រូវបានបង្កើតឡើង។

ដំណើរការស្រដៀងគ្នានៃការបំផ្លិចបំផ្លាញនៃអេឡិចត្រុង និង positrons បានកើតឡើងនៅពេលក្រោយនៅ t ~ 1 s នៅពេលដែលសីតុណ្ហភាពនៃសកលលោកបានធ្លាក់ចុះដល់ ~ 1010 K ហើយថាមពល photon មិនគ្រប់គ្រាន់ដើម្បីផលិតគូអេឡិចត្រុង-positron ។ ជាលទ្ធផល អេឡិចត្រុងមួយចំនួនតូចនៅតែមាននៅក្នុងសកលលោក - គ្រាន់តែគ្រប់គ្រាន់ដើម្បីទូទាត់សងសម្រាប់វិជ្ជមាន។ បន្ទុកអគ្គិសនីប្រូតុង "បន្ថែម" ។

ប្រូតុង និងនឺត្រុងដែលនៅសេសសល់បន្ទាប់ពីការបំផ្លិចបំផ្លាញខ្លួនឯងជាសាកលអស់មួយរយៈ បានឆ្លងចូលគ្នាទៅវិញទៅមកដោយអនុលោមតាមរូបមន្តប្រតិកម្ម៖

p + e-" n + `n;

p + n " n + e+ .

ហើយនៅទីនេះតួនាទីសម្រេចចិត្តត្រូវបានលេង ភាពខុសគ្នាតិចតួចម៉ាស់នៅសល់នៃប្រូតុង និងនឺត្រុង ដែលនៅទីបញ្ចប់ នាំឱ្យការពិតដែលថាការប្រមូលផ្តុំនឺត្រុង និងប្រូតុងបានប្រែទៅជាខុសគ្នា។ ទ្រឹស្ដីនិយាយថា នៅចុងនាទីទីប្រាំ មាននឺត្រុងប្រហែល 15 សម្រាប់រាល់រយប្រូតុង។ វាគឺនៅពេលនេះដែលសីតុណ្ហភាពនៃសកលលោកបានធ្លាក់ចុះដល់ ~ 1010 K ហើយលក្ខខណ្ឌត្រូវបានបង្កើតឡើងសម្រាប់ការបង្កើតស្នូលដែលមានស្ថេរភាព អ៊ីដ្រូសែន (H) និងអេលីយ៉ូម (He) ។ ប្រសិនបើយើងធ្វេសប្រហែសនុយក្លេអ៊ែរនៃធាតុផ្សេងទៀត (ហើយបន្ទាប់មកពួកគេពិតជាមិនកើតឡើង) បន្ទាប់មកដោយគិតគូរពីសមាមាត្រខាងលើនៃប្រូតុងនិងនឺត្រុង ~ 70% នៃនុយក្លេអ៊ែរអ៊ីដ្រូសែននិង ~ 30% នៃស្នូលអេលីយ៉ូមគួរតែត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅក្នុង សកលលោក។ វាគឺជាសមាមាត្រនៃធាតុទាំងនេះដែលត្រូវបានគេសង្កេតឃើញនៅក្នុងឧបករណ៍ផ្ទុក intergalactic និងនៅក្នុងផ្កាយនៃជំនាន់ទី 1 ដូច្នេះការបញ្ជាក់ពីគំនិតនៃ Big Bang ។

បន្ទាប់ពីការបង្កើតស្នូល H និង He អស់រយៈពេលជាយូរ (ប្រហែលមួយលានឆ្នាំ) ស្ទើរតែគ្មានអ្វីសមនឹងការយកចិត្តទុកដាក់បានកើតឡើងនៅក្នុងសកលលោកនោះទេ។ វានៅតែក្តៅល្មមសម្រាប់ស្នូលដើម្បីទប់ទល់នឹងអេឡិចត្រុង ព្រោះថា ហ្វូតុនបានហែកវាចោលភ្លាមៗ។ ដូច្នេះស្ថានភាពនៃសាកលលោកក្នុងអំឡុងពេលនេះត្រូវបានគេហៅថា photon plasma ។

វាបានបន្តរហូតដល់សីតុណ្ហភាពធ្លាក់ចុះដល់ ~ 4000 K ដែលបានកើតឡើង ~ 1013 s ឬជិតមួយលានឆ្នាំបន្ទាប់ពី Big Bang ។ នៅសីតុណ្ហភាពនេះ ស្នូលអ៊ីដ្រូសែន និងអេលីយ៉ូមចាប់ផ្តើមចាប់យកអេឡិចត្រុងយ៉ាងខ្លាំងក្លា ហើយប្រែទៅជាស្នូលមានស្ថេរភាព។ អាតូមអព្យាក្រឹត(ថាមពល​ហ្វូតុន​លែង​គ្រប់គ្រាន់​ដើម្បី​បំបែក​អាតូម​ទាំងនេះ​ទៀត​ហើយ)។ តារារូបវិទ្យាហៅដំណើរការនេះថា ការផ្សំឡើងវិញ។

មានតែចាប់ពីពេលនេះទេដែលបញ្ហានៃសាកលលោកក្លាយជាថ្លាទៅជាវិទ្យុសកម្ម និងសមរម្យសម្រាប់ការបង្កើតកំណក ដែលកាឡាក់ស៊ីក្រោយមកបានប្រែក្លាយ។ វិទ្យុសកម្មដែលហៅថាវត្ថុបុរាណ ចាប់តាំងពីពេលនោះមកបានដឹកនាំអត្ថិភាពឯករាជ្យដោយធ្វើដំណើរឆ្លងកាត់សកលលោកគ្រប់ទិសទី។ ឥឡូវនេះ បរិមាណនៃវិទ្យុសកម្មនេះមករកយើងនៅលើផែនដី ដែលបានហោះស្ទើរតែ rectilinearly ក្នុងចម្ងាយដ៏ធំ។ ស្មើនឹងផលិតផលល្បឿននៃពន្លឺ c ដោយពេលវេលា tp ដែលបានកន្លងផុតទៅចាប់តាំងពីពេលនៃការបញ្ចូលគ្នាឡើងវិញ: L = tp ។ ប៉ុន្តែបន្ទាប់ពីទាំងអស់ ជាលទ្ធផលនៃការពង្រីកចក្រវាឡ យើងពិតជា "រត់ចេញ" ពី quanta វិទ្យុសកម្មវត្ថុបុរាណទាំងនេះក្នុងល្បឿន v = НL ~ tр/t0 ដែល t0 = 1/Н គឺជាពេលវេលាដែលបានកន្លងផុតទៅចាប់តាំងពី បន្ទុះ។ ហើយនេះមានន័យថា ប្រវែងរលកនៃវិទ្យុសកម្មដែលទទួលដោយយើងដោយសារឥទ្ធិពល Doppler គួរតែមានច្រើនដង (~ t0/tр) ធំជាងរលកនៃវិទ្យុសកម្មដែលនៅពេលនៃការបញ្ចូលគ្នាឡើងវិញនៅ T ~ 4000 K ។ ការគណនាបង្ហាញថា relict វិទ្យុសកម្មដែលបានចុះបញ្ជីនៅលើផែនដីត្រូវតែដូចគ្នានឹងវាត្រូវបានបញ្ចេញដោយរាងកាយដែលកំដៅដល់សីតុណ្ហភាព T ~ 3 K1 ។ វាគឺជាលក្ខណៈសម្បត្តិទាំងនេះដែលវិទ្យុសកម្មមាន ដែលត្រូវបានកត់ត្រានៅឆ្នាំ 1965 ដោយ A. Penzias និង R. Wilson ។

Smirnov O.G. បេក្ខជនវិទ្យាសាស្ត្របច្ចេកទេស

លើដង់ស៊ីតេសំខាន់នៃបញ្ហានៅក្នុងសកលលោក

បញ្ហានៃការកំណត់ដង់ស៊ីតេមធ្យមនៃរូបធាតុនៅក្នុងសកលលោកត្រូវបានពិចារណា។

1. ដង់ស៊ីតេសំខាន់រូបធាតុនៅក្នុងសកលលោកត្រូវបានប៉ាន់ស្មានដោយរូបមន្ត

ដែល - H គឺជាថេរ Hubble O គឺជាថេរទំនាញ។

ការប៉ាន់ប្រមាណនៃម៉ាស់រូបធាតុនៅក្នុងកាឡាក់ស៊ី និងចង្កោមនៃកាឡាក់ស៊ីផ្តល់ឱ្យ ដង់ស៊ីតេមធ្យម~ 10-27 គីឡូក្រាម / ម 3 ។ វាកើតឡើងពីនេះដែលយើងកំពុងដោះស្រាយជាមួយនឹងសកលលោកដែលរីកធំធាត់គ្មានកំណត់ (!)។ អញ្ចឹងទេ?

កំហុសទីមួយគឺថានៅក្នុងចក្រវាឡដែលអាចសង្កេតបាន វត្ថុលោហធាតុទាំងអស់ (ផ្កាយ កាឡាក់ស៊ី ចង្កោមនៃកាឡាក់ស៊ី...) មានដង់ស៊ីតេនៃរូបធាតុនៅចំកណ្តាលច្រើនជាងនៅជាយក្រុង។ នេះក៏គួរត្រូវបានរំពឹងទុកពីការចែកចាយរូបធាតុនៅក្នុងសកលលោក។ យើងសង្កេតមើលតែផ្នែកតូចមួយនៃសកលលោក ហើយនិយាយអំពី ការចែកចាយឯកសណ្ឋានបញ្ហានៅក្នុងសកលលោកគឺខុសយ៉ាងច្បាស់។

នៅក្នុង ការគណនាត្រូវបានធ្វើឡើង យោងទៅតាម Galaxy របស់យើងស្ថិតនៅជាយក្រុងនៃសកលលោក ហើយយោងទៅតាមការសង្កេតនាពេលថ្មីៗនេះ កំពុងឆ្ពោះទៅរក មជ្ឈមណ្ឌលតែមួយរួម​ជា​មួយ​នឹង ក្រុមធំកាឡាក់ស៊ីផ្សេងទៀត។ ចលនាកើតឡើងជាមួយនឹងការបង្កើនល្បឿនក្នុងទិសដៅនៃវត្ថុដ៏ធំមួយដែលមានទីតាំងនៅខាងក្រៅចក្រវាឡដែលអាចសង្កេតបានរវាងក្រុមតារានិករ Centaurus និង Parus (យោងទៅតាមអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រតារាវិទូអាមេរិក) ។ យោងតាមកំណែរបស់យើង នេះគឺជាស្នូលនៃសកលលោក។ ចំណុចខាងលើបានណែនាំថា មិនចាំបាច់ណែនាំគំនិតនៃ "ថាមពលងងឹត" នោះទេ។

វាក៏ត្រូវបានគេសន្មត់ថាដំណើរការកើតឡើងនៅក្នុងសកលលោកដែលបណ្តាលឱ្យរូបធាតុបន្តផ្លាស់ទីពីជម្រៅទៅព្រំដែន (ដំណើរការផ្ទុះ) និងត្រឡប់មកវិញ (ចលនានៃកាឡាក់ស៊ី)។

ដែលជាកន្លែងដែលទូរទស្សន៍, Yav, g - ម៉ាស់, កាំនិងចម្ងាយពីកណ្តាលនៃសាកលលោក។

នៅជាយក្រុងនៃសកលលោក (r=Jav)

P(*v) = -tb(3)

ប៉ុន្តែយើងចាប់អារម្មណ៍លើដង់ស៊ីតេមធ្យមដែលរួមបញ្ចូលក្នុងរូបមន្ត (1)។

នាងគឺស្មើគ្នា

ដូច្នេះដង់ស៊ីតេមធ្យមនៃសកលលោកគឺធំជាងបីដងនៅជាយក្រុងរបស់វា។ ដោយស្ថិតនៅជាយក្រុងនៃសកលលោក យើងសង្កេតឃើញផ្នែកតូចមួយនៃសារធាតុពីពាក់កណ្តាល ដែលផ្លាស់ទីឆ្ពោះទៅកណ្តាលនៃសកលលោក។ ដូច្នេះ ដង់ស៊ីតេ​មធ្យម​នៃ​រូបធាតុ​ក្នុង​ចក្រវាឡ​នឹង​មាន​មិន​តិច​ជាង ៦ ឡើយ។ 10-27 គីឡូក្រាម / ម 3 ។

3. ល្បឿនធ្វើដំណើរពីចម្ងាយ វត្ថុអវកាស(ផ្កាយ កាឡាក់ស៊ី...) ត្រូវបានកំណត់ដោយ "redshift" ។ ខ, មិនមែនលីនេអ៊ែរ រូបវិទ្យា quantumផ្តល់រូបមន្តយោងទៅតាមល្បឿនដែលមានទំហំធំជាងពីរដងដែលមានន័យថាម៉ាស់គឺធំជាង 4 ដង (ម៉ាស់គឺសមាមាត្រទៅនឹងការ៉េនៃល្បឿន) ។ នៅតាមផ្លូវត្រូវណែនាំគំនិតនៃ " បញ្ហា​ងងឹត».

ឥឡូវនេះដង់ស៊ីតេមធ្យមនៃរូបធាតុនៅក្នុងសាកលលោកគួរតែត្រូវបានយកស្មើនឹង ~ 6 4 "10" = 2.4 10-26 គីឡូក្រាម / ម 3 ដែលធំជាង 2.4 ដង។

យើងមក ការសន្និដ្ឋានសំខាន់ថាចក្រវាឡដែលរីកធំឡើងមិនចេះចប់គួរត្រូវបានដកចេញពីការពិចារណា។

សារធាតុនេះផ្លាស់ទីទៅជាយនៃសកលលោកកាត់បន្ថយសីតុណ្ហភាពរបស់វាទៅ សូន្យដាច់ខាតពង្រីកទៅជាកាឡាក់ស៊ី ហើយចាប់ផ្តើមផ្លាស់ទីត្រឡប់ទៅកណ្តាលនៃសកលលោក។

"ការដកថយ" នៃកាឡាក់ស៊ីគ្រាន់តែនិយាយអំពីចលនារបស់ពួកគេឆ្ពោះទៅរកមជ្ឈមណ្ឌលតែមួយជាមួយនឹងការបង្កើនល្បឿន ហើយថេរ Hubble ពិតជាអថេរចាប់ពី 100 km/(s-Mpc) ដល់ 50 km/(s-Mpc)។ ការថយចុះគឺឆ្ពោះទៅកណ្តាលនៃសកលលោក។ តម្លៃបញ្ច្រាសផ្តល់ពេលវេលានៃការចាប់ផ្តើមនៃចលនានៃ Galaxy របស់យើងទៅកាន់កណ្តាលនៃសកលលោក។ វាមានអប្បបរមា 9.75 ពាន់លានឆ្នាំ (H=100 km/(s-Mpc)) ឬអតិបរមា 13.9 ពាន់លានឆ្នាំ (H=70 km/(s-Mpc))

ការរៀបរាប់ខាងលើអនុញ្ញាតឱ្យយើងចេញពីភាពជាប់គាំងដែលលោហធាតុវិទ្យាទំនើបបានចូល។

អក្សរសិល្ប៍

1. Kononovich E.V., Moroz V.I. វគ្គសិក្សាទូទៅតារាសាស្ត្រ។ អេដ។ ទី 2 ។ URSS.2004-544s ។

2. Smirnov O.G. ចំណេះដឹងអំពីសកលលោក និងការរកឃើញនៃសហស្សវត្សរ៍ទីបី។ "APSN", លេខ 5, 2010.-pp.73-84 ។

3. Smirnov O.G. រូបវិទ្យាសកល និង " ថាមពលសកល"។ ទី 6 ed., add.-M.: Sputnik + Publishing House, 2010. - 611s ។

4. Smirnov O.G. រូបវិទ្យាមិនលីនេអ៊ែរ។ - M.: Sputnik + Publishing House, 2010. - 289 ទំ។

ដង់ស៊ីតេសំខាន់នៃសកលលោក- តម្លៃនៃដង់ស៊ីតេនៃសារធាតុនៅក្នុង សកលលោកកំណត់ដោយកន្សោម កន្លែងណា ហ គឺជាថេរ Hubble (cf. ច្បាប់ Hubble), Gគឺជាថេរនៃទំនាញរបស់ញូតុន។ នៅក្នុងគំរូ isotropic ដូចគ្នានៃសកលលោក (សូមមើល ម៉ូដែលលោហធាតុ) ជាមួយ សូន្យ ថេរ cosmologicalតម្លៃ r ជាមួយគឺសំខាន់។ តម្លៃបំបែកគំរូនៃសកលលោកបិទដែល r - ពិតប្រាកដ cf ។ ដង់ស៊ីតេនៃរូបធាតុគ្រប់ប្រភេទ) ពីគំរូសកលលោកបើកចំហ

ប្រសិនបើទំនាញនៃរូបធាតុខ្លាំងគ្រប់គ្រាន់ វានឹងបន្ថយល្បឿននៃការពង្រីកសកលលោកយ៉ាងខ្លាំង ហើយនៅពេលអនាគត ការពង្រីករបស់វាគួរត្រូវបានជំនួសដោយការកន្ត្រាក់។ ចន្លោះ 3Dនៅក្នុងគំរូដែលកំពុងពិចារណាសម្រាប់មានភាពវិជ្ជមាន។ curvature, បិទ, កម្រិតសំឡេងរបស់វាគឺកំណត់។

នៅពេលដែលទំនាញផែនដីមិនគ្រប់គ្រាន់ដើម្បីបញ្ឈប់ការពង្រីក ហើយសកលលោកនៅក្រោមលក្ខខណ្ឌទាំងនេះនឹងពង្រីកដោយគ្មានកំណត់នាពេលអនាគត។ ចន្លោះបីវិមាត្រនៅក្នុងគំរូដែលបានពិចារណាមានតម្លៃអវិជ្ជមាន។ curvature, បរិមាណរបស់វាគឺគ្មានកំណត់ (នៅក្នុង topology សាមញ្ញបំផុត) ។

Hubble ថេរ ហ ស្គាល់ពីតារាសាស្ត្រ ការសង្កេតជាមួយមធ្យោបាយ។ ភាពមិនប្រាកដប្រជា៖ ហ - (50-100) គីឡូម៉ែត្រ / (s * Mpc) ។ អាស្រ័យហេតុនេះ មានភាពមិនច្បាស់លាស់នៅក្នុងអត្ថន័យនៃ K. p. V. r គ\u003d (5 * 10 -30 -2 * 10 -29) ក្រាម / សង់ទីម៉ែត្រ 3 ។ ម៉្យាងវិញទៀត ការសង្កេតបង្ហាញថា ដង់ស៊ីតេមធ្យមនៃសារធាតុដែលបង្កើតជាកាឡាក់ស៊ីគឺជាក់ស្តែងតិចជាង C.p.V. ម៉ាស់លាក់។ ចំនួន