ⓘ Katta portlash nazariyasi amaldagi kosmologik model bolib, olam rivojlanishining erta bosqichlarini tasvirlaydi. Bu nazariyaga binoan Katta portlash taxminan 13 ..

                                     

ⓘ Katta portlash

Katta portlash nazariyasi amaldagi kosmologik model bolib, olam rivojlanishining erta bosqichlarini tasvirlaydi. Bu nazariyaga binoan Katta portlash taxminan 13.798 ± 0.037 milliard yil oldin sodir bolgan; bu korsatkich olam yoshi deb hisoblanadi. Bundan keyin olam ota issiq va zich holatda bolib, keskin kengayishni boshlagan. Boshlangich kengayishdan song olam energiyaning turli subatom zarrachalar, jumladan proton, neytron va elektronlarga aylanishi uchun yetarli darajada sovugan. Sodda atom yadrolari tezda shakllangan bolishi mumkin, biroq birinchi elektrik neytral atomlar yuzaga kelishi uchun minglab yillar kerak bolgan. Kimyoviy unsurlardan birinchi bolib vodorod, keyin geliy va litiy mahsul bolgan. Ushbu ibtidoiy unsurlarning ulkan bulutlari keyinchalik gravitatsiya orqali yulduz va galaktikalarni shakllantirish uchun yigilgan; ogirroq unsurlar esa yulduzlarda yoki ota yangi yulduzlar portlashlarida sintezlangan.

Katta portlash sinchiklab tekshirilgan ilmiy nazariyadir va ilmiy hamjamiyat tomonidan keng qabul qilingan. U yengil unsurlar kopligi, qoldiq nurlanish, koinot tuzilishi va Ia tipli ota yangi yulduzlarning Hubble diagrammasi kabi kuzatiladigan turli fenomenlarni batafsil izohlaydi. Katta portlashning negiz goyalari - kengayish, erta issiq holat, geliy va galaktikalar shakllanishi - bu va boshqa kuzatishlardan kelib chiqib, har qanday kosmologik modeldan mustaqildir. Galaktika toplamlari orasidagi masofalar hozirda kattalashib borishidan otmishda hamma narsa bir-biriga yaqinroq bolgani haqidagi xulosaga olib kelgan. Bu goya ekstremal zichlik va haroratlargacha olib borilib, bunday holatlarda tajribalar olib borish uchun katta zarracha tezlatgichlari qurilgan, natijada bu ilmiy model toliqroq ishlab chiqilgan. Boshqa tomondan, bu tezlatgichlarning juda baland energiyalar fizikasini tadqiq qilish uchun qobiliyatlari cheklangan. Kengayishning mutlaq ilk lahzasiga oid dalillar juda kam. Shunday qilib, Katta portlash nazariyasi bu ilk holatni izohlay olmaydi; biroq u olamning shu lahzadan keyingi umumiy evolutsiyasini tasvirlaydi va tushuntiradi.

Katta portlash nazariyasi ildizlari Georges Lemaître tomonidan ortaga tashlangan "ibtidoiy atom gipotezasiga" borib taqaladi. Vaqt otishi bilan olimlar uning goyalari asosida zamonaviy sintez nazariyasini qurishdi. Katta portlash modeli Albert Einsteinning umumiy nisbiylik nazariyasi va fazoning bir xilligi va izotropiyasi kabi tushunchalarga tayanadi. Asosiy tenglamalar Aleksandr Fridman tomonidan tariflangan. 1929-yili Edwin Hubble uzoq galaktikalargacha masofalar ularning qizil surilishiga mutanosib ekanini aniqladi - bu goya Lemaître tomonidan 1927-yili olga surilgan edi. Hubblening kuzatuvi barcha uzoq galaktika va klasterlar kuzatuv nuqtamizdan qochayotgan korinma tezlikka ega ekanini korsatdi: galaktika qancha uzoq bolsa, korinma tezligi shunchalik yuqori.

Ilmiy hamjamiyat bir vaqtlar Katta portlash va Sobit olam nazariyalari tarafdorlariga ajralgan bolsa, 1964-yil qoldiq nurlanish kashfiyoti va ayniqsa uning spektri yani, har tolqin uzunligida olchangan nurlanish miqdori mutlaq qora jism termal nurlanishiga mos kelishi aniqlanganidan keyin kopchilik olimlar kuzatuvlarga Katta portlash ssenariylaridan biri eng mos kelishiga iqror bolishdi. Shundan buyon Lambda-CDM modeli zamonaviy nazariy kosmologiya tadqiqotlari tuzilmasi bolib xizmat qilgani uchun astrofiziklar Katta portlash modeli va uning parametrizatsiyasiga keng kolamli kuzatuv va nazariy qoshimchalar qilishdi.

                                     

1.1. Umumiy axborot Katta portlash silsilasi

Olam kengayishini umumiy nisbiylikdan foydalanib vaqt boylab teskari ekstrapolatsiyalash chekli vaqtli otmishda cheksiz zichlik va harorat natijasini beradi. Bu singularlik umumiy nisbiylik buzilishini korsatadi. Singularlikka qanchalik darajada yaqin ekstrapolatsiya qila olishimiz bahs ostida, biroq shunisi aniq-ki, Planck davri oxiridan-da yaqinroq ekstrapolatsiyalash mumkin emas. Ushbu singularlik bazan "Katta portlash" deb ataladi, lekin bu atama olamimizning "tugilishi" deb hisoblanishi mumkin bolgan eng avvalgi issiq, zich fazani ham bildirishi mumkin. Ia tipli ota yangi yulduzlarni kuzatishdan foydalangan holda kengayish, qoldiq nurlanishdagi harorat fluktuatsiyalari va galaktikalarning korrelatsiya funksiyasi olchovlariga asoslanib hisoblashlar natijasida olam yoshi 13.772 ± 0.059 milliard yil deb topilgan. Bu uch mustaqil olchovlar olam tarkibini batafsil tariflovchi ΛCDM modelini qatiyan tasdiqlaydi. 2013-yili Planck fazoviy observatoriyasi ushbu yoshni 13.798 ± 0.037 milliard yil etib aniqlashtirdi.

Katta portlashning eng avvalgi fazasi haqida bahs-munozara mavjud. Eng umumiy modellarda olam gomogen bir xil va izotropik bolib, juda yuqori energiya zichligi hamda harorat va bosim bilan xarakterlanib, keskin kengayayotgan va soviyotgan edi. Kengayishning ~10 −37 -soniyasida fazaviy otish fazo inflatsiyasiga olib keldi, bu vaqtda olam eksponensial osayotgan edi. Inflatsiya toxtaganidan keyin olam kvark-gluon plazmasi va boshqa elementar zarrachalardan iborat edi. Harorat shunchalik baland edi-ki, zarrachalarning tasodifiy harakatlari relativistik tezliklarda, barcha turdagi zarracha-antizarracha juftlari esa uzluksiz yuzaga kelar va bir-biri bilan toqnashib, yoqolar edi. Qaysidir lahzada bariogenezis deb atalmish nomalum reaksiya barion soni saqlanishini buzib, kvark va leptonlarning antikvark va antileptonlardan juda kichik - 1:30 million - nisbatda oshib ketishiga olib keldi. Natijada bugungi olamda materiya antimateriyaga nisbatan koproq tarqalgan.

Olam zichlik va harorati pasayishda davom etgan, shuning uchun har bir zarrachaning tipik energiyasi ham pasaya borgan. Simmetriya buzilishi fazaviy otishi fizik fundamental ozaro tasirlar va elementar zarrachalar parametrlarini bugungi holatiga keltirgan. ~10 −11 soniyadan keyingi vaziyatni tasvirlash nisbatan oson, chunki bu vaqtga kelib zarrachalar energiyalari zarrachalar fizikasi tajribalarida olinishi mumkin qiymatlargacha pasaygan. ~10 −6 soniyadan keyin kvark va gluonlar birlashib, proton va neytron kabi barionlarni shakllantirdi. Kvarklarning antikvarklardan kichik nisbatda kopligi barionlarning antibarionlardan kichik nisbatda kopligiga olib keldi. Harorat endi yangi proton-antiproton va neytron-antineytron juftlarini yaratish uchun yetarlicha baland bolmay, bunday juftlar darhol yoppa annigilatsiyaga uchradi, natijada bironta ham antizarracha qolmay, avvalboshda bolgan proton va neytronlarning 10 dan bir qismi qoldi. Shunga oxshash jarayon ~1 soniyadan keyin elektron va pozitronlar bilan roy berdi. Ushbu annigilatsiyalardan keyin qoldiq proton, neytron va elektronlar endilikda relativistik harakatlanmay, olamning energiya zichligi fotonlar va oz miqdorda neytrinolar tomonidan aniqlana boshlandi.

Kengayishning ilk daqiqalarida, harorat milliard bir ming million; 10 9 ; SI prefiksi giga- kelvin va zichlik ~1kg/m 3 bolganida, neytron va protonlar Katta portlash nukleosintezi deb ataluvchi jarayonda bir-birlariga chatishib, deyteriy va geliy yadrolarini shakllantirdi. Olam sovib borgach, materiyaning tinchlikdagi massasi energiya zichligi foton nurlanishidan gravitatsion ustun keldi. Taxminan 379 000 yildan keyin elektron va yadrolar qoshilib atomlarni aksariyati vodorod hosil qildi; shunday qilib nurlanish materiyadan ajraldi va fazo boylab toxtovsiz tarqalishda davom etdi. Ushbu qadimgi nurlanish qoldiq nurlanish yoki fazoviy mikrotolqinli fon nurlanishi, deb ataladi.

Deyarli bir tekis tarqalgan materiyaning nisbatan zichroq mintaqalari uzoq vaqt davomida yaqin atrofdagi materiyani gravitatsiyaviy tortib, yanada zichlashishdi va natijada bugun kuzatiladigan gaz-chang bulutlari, yulduzlar, galaktikalar va boshqa astronomik tuzilmalar shakllantirdi. Ushbu jarayon tafsilotlari olamdagi materiya miqdori va tipiga bogliq. Materiyaning tort tipi bolishi mumkin, bular sovuq qorongu materiya, iliq qorongu materiya, qaynoq qorongu materiya va barionik materiya. WMAP fazoviy zondi kuzatuvlari bergan malumotlar shuni korsatdi-ki, qorongu materiyaning sovuq ekanligi ehtimoli juda yuqori iliq qorongu materiya erta reionizatsiya tufayli mumkin emas va olam materiya/energiyasining 23 foizini tashkil etadi, barionik materiyaning bu korsatkichi esa 4.6 foiz; bu malumotlar Lambda-CDM modeliga mos keladi. Neytrinolar shaklidagi qaynoq qorongu materiyani hisobga oluvchi "kengaytirilgan modelda" esa fizik barion zichligi Ω b h 2 taxminan 0.023, sovuq qorongu materiya zichligi Ω c h 2 taxminan 0.11, mos neytrino zichligi Ω v h 2 esa 0.0062 dan kam.

Ia tipli ota yangi yulduzlar va qoldiq nurlanishdan olingan mustaqil dalillar olam bugunda fazoni sizib otgan energiyaning qorongu energiya deb ataluvchi sirli shakli bilan tola ekanligi haqidagi xulosaga olib keladi. Kuzatuvlar bugungi butun olam energiya zichligining 73 foizi shu shaklda ekanligiga ishora qiladi. Olam yosh paytida hoynahoy u butunlar qorongu energiya bilan tolgan, biroq kamroq fazo va yuqori zichlik sharoitida gravitatsiya ustun kelib, kengayishni sekinlashtirayotgan edi. Lekin alal-oqibat, milliardlab yillar kengayishdan keyin, qorongu energiyaning kopayishi olam kengayishini asta-sekin tezlashtira boshladi. Qorongu energiya ozining eng sodda ifodalanishida Einstein umumiy nisbiylik tenglamalaridagi kosmologik doimiyga mos keladi, ammo uning tuzilishi va mexanizmi nomalum; uning holat tenglamasi va zarrachalar fizikasining Standart modeli bilan aloqasi ham kuzatuvlar orqali, ham nazariy tadqiq etilmoqda.

Inflatsiya davridan keyingi bu kosmik evolutsiya bir-biridan mustaqil kvant mexanikasi va Einstein umumiy nisbiylik tizimlarini qollovchi kosmologiyaning ΛCDM modeli yordamida qatiyan tariflanishi va modellashtirilishi mumkin. Yuqorida qayd etilganidek, 10 −15 soniyagacha bolgan davr va undagi holatlarni tariflovchi ishonchli model mavjud emas. Ushbu tosiqni yengib otish uchun, ehtimol, yangi birlashgan kvant gravitatsiyasi nazariyasi kerak boladi. Olam tarixining ushbu eng erta eralarini tushunish hozirda hal etilmagan fizika muammolaridan biri bolib turibdi.

                                     

1.2. Umumiy axborot Negiz farazlar

Katta portlash nazariyasi ikkita asosiy faraz: fizik qonunlar universalligi va kosmologik prinsipga tayanadi. Kosmologik prinsip olam katta miqyoslarda bir xil va izotropikdir, deydi.

Ushbu goyalar avvaliga postulat sifatida olingan edi, biroq bugunda ularni tekshirishga harakatlar qilinmoqda. Masalan, birinchi faraz kuzatuvlar bilan tekshirilib, yupqa tuzilma doimiysining olam yoshi davomida eng katta ilojli ogishi 10 −5 tartibida bolishi mumkinligi korsatilgan. Shuningdek, umumiy nisbiylik nazariyasi ham Quyosh tizimi va qoshaloq yulduzlar miqyosidagi talabchan sinovlardan otgan.

Agar katta miqyosli olam Yerdan qaralganda izotropik korinsa, kosmologik prinsip afzal korilgan maxsus kuzatuv nuqtasi yoqligini takidlovchi soddaroq Kopernik prinsipidan keltirib chiqarilishi mumkin. Hozirda kosmologik prinsip qoldiq nurlanish kuzatuvlari yordamida 10 −5 tartibgacha tasdiqlangan. Olam eng katta miqyoslarda 10% darajada bir xil ekanligi olchangan.

                                     

1.3. Umumiy axborot FLRW metrikasi

Umumiy nisbiylik fazo-vaqtni bir-biriga yaqin nuqtalarni ajratuvchi masofalarni aniqlovchi metrika orqali tariflaydi. Bunday nuqtalar galaktika, yulduz yoki boshqa jism bolishi mumkin, ular butun fazo-vaqtga yotqizilgan xayoliy tor yoki koordinatalar grafigi bilan belgilanadi. Kosmologik prinsip bu metrika katta miqyoslarda bir xil va izotropik bolishini takidlab, Friedmann–Lemaître–Robertson–Walker metrikasi FLRW metrikasi deb ataladigan metrikani yaqqol ajratadi. Ushbu metrika olam hajmi vaqt otishi bilan qanday ozgarishini tariflovchi miqyos koeffitsientini oz ichiga oladi. Bu hamroh koordinatalar deb ataluvchi qulay koordinatalar tizimini tanlashga imkon beradi. Bu koordinatalar tizimida tor olam bilan birga kengayib, faqatgina olam kengayishi tufayli kochayotgan jismlarning tordagi qozgalmas nuqtalarda qolishini taminlaydi. Ularning koordinata masofasi hamroh masofa sobit qolar ekan, hamroh kochayotgan shunday ikki nuqta orasidagi fizik masofa olamning miqyos koeffitsientiga mutanosib kengayadi.

Katta portlashni bom-bosh fazoni toldirib boruvchi materiya portlashi, deb tushunish kerak emas. Aksincha, fazoning ozi kengaya borib, ikki hamroh nuqta orasidagi fizik masofani kattalashtiradi. FLRW metrikasi massa va energiyaning bir tekis tarqaladi, deb hisoblagani uchun u olamimizga faqat katta miqyosda tadbiq etilishi mumkin; materiyaning mahalliy jamlanmalari, jumladan bizning galaktikamiz, gravitatsiyaviy boglangan bolib, bunday katta miqyosli fazo kengayishini boshidan kechirmaydi.



                                     

1.4. Umumiy axborot Ufqlar

Katta portlash fazo-vaqtining muhim xususiyati zarracha ufqlari mavjudligidir. Olam chekli yoshda va yoruglik chekli tezlikda ekan, otmishda yorugligi bizgacha yetib kelishga vaqti bolmagan hodisalar bolgan bolishi mumkin. Bu kuzata olish mumkin jismlargacha masofaga chegara yoki otmish ufqini qoyadi. Va aksincha, fazo kengayayotgan va uzoq jismlar yanada tezroq uzoqlashayotgan ekan, bizdan bugun chiqqan yoruglik ham u jismlarga hech qachon yetib bormasligi mumkin. Bu kelajak ufq bolib, biz tasir qilishimiz mumkin hodisalarga bolajak chegara qoyadi. Bu ikki ufqning mavjudligi olamimizni tariflaydigan FLRW modeli tafsilotlariga bogliq. Olamning ilk vaqtlariga oid tushunchamizdan otmish ufqi bolgan bolishi mumkinligi xulosasi kelib chiqadi, biroq amaliyotda bu nazarimiz olam ilk vaqtlaridagi xiralik bilan cheklangan. Shuning uchun, ufq fazoda surilsa ham, bizning nazarimizni vaqt boylab ortga choza olmaymiz. Olam kengayishi tezlanishda davom etsa, kelajak ufqlari ham bor bolishi tayin.

                                     

2.1. Tarixi Etimologiyasi

"Katta portlash" atamasini ilk bor Fred Hoyle 1949-yilgi radioeshittirishda qollagan, deb hisoblanadi. "Sobit olam" kosmologik modeli tarafdori bolgan Hoyle bu atamani mazax maqsadida oylab topgan, degan mish-mishlar tarqalgan edi, biroq Hoyle bu iddaolarni ochiq-oydin rad etib, ushbu atama ikki model orasidagi keskin tafovutni korsatish uchun ijod qilganini aytgan.

                                     

2.2. Tarixi Ishlab chiqilishi

Katta portlash nazariyasi olam tuzilishini kuzatish va nazariy muhokamalardan kelib chiqqan. 1912-yilda Vesto Slipher birinchi bolib spiral galaktika u paytda "spiral tumanlik" deyilar edi Doppler siljishini olchadi va deyarli barcha shunday tumanliklarning Yerdan chekinayotganini aniqladi. bu faktning kosmologik ahamiyatini payqamadi, zero 20-asr boshida bu tumanliklar Somon yoli ichida yoki tashqarisida ekanligi bahsli savol edi. On yil otib, rossiyalik kosmolog va matematik Aleksandr Fridmann Einstein tenglamalaridan yangi, Einstein yoqlab chiqqan sobit olam modelidan farq qilib, olamning kengayayotgan bolishi mumkinligini korsatuvchi Fridmann tenglamalarini keltirib chiqardi. 1924-yilda Edwin Hubble spiral tumanliklargacha masofani olchab, bu tizimlarning aslida mustaqil galaktikalar ekanligini korsatdi. 1927-yili Fridmanndan mustaqil ravishda belgiyalik fizik va katolik ruhoniy Georges Lemaître tumanliklarning chekinishi olam kengayishi tufayli sodir bolayotgani haqidagi farazni taklif qildi.

1931-yilda Lemaître fikrini yana rivojlantirib, olamning ayon kengayishi vaqt boylab teskari proyeksiyalansa, yani qancha ortga qaytilsa, olam shunchalik kichik bolishidan kelib chiqib chekli otmishda olam massasining bari "ibtidoiy atom" degan bir nuqtada jamlanib, u yerda vaqt va fazo yuzaga kelganini aytish mumkin, degan farazni taklif qildi.

1924-yildan Hubble Mount Wilson observatoriyasidagi 2 500 mm Hooker teleskopi yordamida astronomik masofalar shkalasini boshlab bergan masofa korsatkichlarini puxtalik bilan ishlab chiqa boshladi. Bu unga qizil surilishlari olchab bolingan galaktikalargacha masofalarni chamalashga imkon berdi. 1929-yilda Hubble masofa va chekinish tezligi orasida mutanosiblik topdi, hozirda bu mutanosiblik Hubble qonuni deb nomlanadi. Lemaître kosmologik prinsipdan kelib chiqib, bu mutanosiblikni oldindan bashorat qilgan edi.

1920 - 1930-yillarda deyarli barcha yirik kosmologlar Sobit olam nazariyasiga yon bosib, ayrimlar Katta portlash nazariyasidan kelib chiqadigan vaqt ibtidosi diniy qarashlarni fizikaga kochirishdir, deb norozilik bildirgan; bu etiroz keyinchalik Sobit olam nazariyasi tarafdorlari tomonidan takrorlangan edi. Bu norozilik Katta portlash nazariyasi mualliflaridan biri Georges Lemaître katolik ruhoniy bolgani uchun yanada kuchaygan edi. Arthur Eddington Arastuning olamning vaqtdagi boshlanishi yoq, yani materiya abadiydir, degan fikriga qoshilgan. Vaqt ibtidosi haqidagi goya unga zid kelgan. Biroq Lemaître shunday fikr bildirgan:

Agar olam yagona kvant bilan boshlangan esa, fazo va vaqt tushunchalari ibtidoda manosiz bolur edi; ular boshlangich kvant yetarli miqdordagi kvantlarga bolinganidagina manoli bola boshlar edi. Agarda bu iddao togri bolsa, olam boshlanishi fazo va vaqt boshlanishidan biroz avval sodir bolgan.

1930-yillarda Hubble kuzatublarini izohlash uchun nostandart kosmologiyalar sifatida boshqa goyalar, jumladan, Milne modeli, siklik olam Fridman tomonidan ilgari surilgan, keyinchalik Albert Einstein va Richard Tolman etiborini qozongan va Fritz Zwickyning charchagan yoruglik gipotezalari paydo boldi.



                                     
  • yorug lik yili uzunligida kesimga egadir. Joriy nazariyalarga ko ra, olamni Katta Portlash deb nomlangan hodisa boshlagan. Shu hodisagacha kuzatiluvchi olamdagi
  • Olam xronologiyasi - bu Katta Portlash nazariyasiga ko ra olamni qanday tuzulishi haqida tarixi va kelajagidir. Bu nazariya tasviri Olamning Planck davridan
  • Katta portlashning grafik silsilasi Katta portlash nazariyasiga binoan vaqt boshlanishidan Qorong u davrigacha voqealar xronologiyasini ko rsatadi. Bu
  • The Big Bang Theory ingl. Katta Portlash nazariyasi Amerika telekanali CBS uchun suratga olingan sitkom televizion serial. Mualliflar Chuck Lorre va
  • Portlash - oniy vaqtda chegaralangan hajmda katta miqdorda energiya ajralib chiqish jarayoni. Ma lum xajmni egallab turgan modda P. natijasida energiya
  • Seysmogramma seysmo... va .gramma - zilzila yoki portlash natijasida vujudga keladigan yer tebranishlari yoki silkinishlarini maxsus asbob seysmograf larda
  • chiqayotgan gazlarning kuchli portlashlari natijasida vujudga keluvchi portlash eksploziv K.si hamda o pirilish gravitatsion K.si farq qilinadi. 1883
  • 1, 5 m G unjak g ori ichida, marmar oniksini qazib olish maqsa - dida, portlash ishlari natijasida vujudga kelgan uz. 40 m li shtolnya mavjud. Shtolnya
  • zaryadidan iborat bo lgan qurol. Yadro reaksiyasi natijasida vujudga keladigan portlash atom yadrosining zarrachalarga bo linishi zarrachalar sintezi yoki ikkala
  • eruptiv yulduzlar - fizik jihatdan o zgaruvchi yulduzlar sinfi. Ularda portlash jarayonlari erupsiya sodir bo lishi natijasida ravshanligi g ay - ritabiiy