ДИПЛОМНІ КУРСОВІ РЕФЕРАТИ


ИЦ OSVITA-PLAZA

Реферати статті публікації

Пошук по сайту

 

Пошук по сайту

Головна » Реферати та статті » Астрономія » Чорні дири і всесвіт

ХОЛОДНОЕ ИЛИ ГОРЯЧЕЕ НАЧАЛО?
Есть две принципиальные возможности для условий, в которых протекало
начало расширения вещества Вселенной. Это вещество могло быть либо
холодным” либо горячим. Мы увидим, что следствия ядерных реакций при
этом в корне отличаются друг от друга. Исторически первым еще в 30-е
годы нашего века была рассмотрена возможность холодного начала. Тогда
ядерная физика находилась еще в зачаточном состоянии, не было теории,
которая могла бы надежно рассчитать ядерные реакции. В этих условиях
принималось, что вещество Вселенной было сначала в виде холодных нейтронов.

Позже выяснилось, что такое предположение приводит к противоречию с
наблюдениями.

Дело заключается в следующем. Нейтрон — нестабильная частица. В
свободном состоянии он распадается за время около 15 минут на протон,
электрон и антинейтрино. Поэтому в ходе расширения Вселенной нейтроны
стали бы распадаться, стали бы возникать протоны. Возникший протон стал
бы соединяться с еще оставшимся нейтроном, давая ядро атома дейтерия.
Затем дейтерий стал бы соединяться с дейтерием и так далее. Реакция
усложнения атомных ядер стала бы быстро идти и продолжаться до тех пор,
пока не образовалась бы альфа-частица — ядро атома гелия. Более сложные
атомные ядра, как показывают расчеты, практически не возникали бы. Таким
образом, все вещество превратилось бы в гелий. Этот вывод резко
противоречит наблюдениям. Известно, что молодые звезды и межзвездный газ
состоят в основном из водорода, а не из гелия.

Таким образом, наблюдения распространенности химических элементов в
природе отвергают гипотезу о холодном начале расширения Вселенной.

В 1948 году появилась работа Г. Гамова, Р. Альфера и Р. Хермана, в
которой предлагался “горячий” вариант начальных стадий расширения
Вселенной. Предполагалось, что в начале расширения температура вещества
была весьма велика.

Основная цель авторов гипотезы горячей Вселенной заключалась в том,
чтобы, рассматривая ядерные реакции в начале космологического
расширения, получить наблюдаемое в настоящее время соотношение между
количеством различных химических элементов и изотопов.

Почему первоначально предполагалось, что все химические элементы должны
образоваться в начале расширения Вселенной? Дело в том, что в 40-е годы
ошибочно считали, что время, протекшее с начала расширения, составляет
1—4 миллиарда лет (вместо 15 миллиардов лет по современным оценкам). Как
мы знаем, это было связано с заниженными оценками расстояний до галактик
и поэтому с завышением постоянной Хаббла. Сравнивая это время (1—4)*10^9
лет с возрастом Земли — порядка (4—6)*10^9 лет, авторы предполагали, что
даже Земля и планеты (не говоря уже о Солнце и звездах)
сконцентрировались из первичного вещества, и все химические элементы
образовались на ранней стадии расширения Вселенной, ибо больше они нигде
не успевали образоваться.

Теперь мы знаем, что время расширения Вселенной 15*10^9 лет. Земля
образовалась не из первичного вещества, а из вещества, прошедшего стадию
ядерных реакций (нуклеосинтеза) в звездах. Теория нуклеосинтеза в
звездах успешно объясняет основные законы распространенности элементов в
предположении, что первые звезды образовались из вещества, состоящего
главным образом из смеси водорода и гелия. Вещество из старых звезд
первого поколения, обогащенное тяжелыми элементами, выбрасывалось в
пространство. Из этого вещества возникали новые звезды, планеты. Таким
образом, необходимость объяснения происхождения всех элементов (в том
числе и тяжелых — железа, свинца и т. д.) на ранней стадии расширения
Вселенной отпала. Но суть гипотезы горячей Вселенной оказалась правильной.

Многие исследователи отмечали, что содержание гелия в звездах и газе
нашей Галактики гораздо больше, чем это можно объяснить нуклеосинтезом в
звездах. (Подробнее об этом говорится далее.) Следовательно, синтез
гелия должен происходить на раннем этапе расширения Вселенной. Но все же
основным веществом Вселенной и сейчас является водород.

В теории, предложенной Г. Гамовым и его соавторами, оказывается, что
расширяющееся вещество Вселенной превращается в смесь, большая часть
которой составляет водород (70 процентов) и меньшая — гелий (30
процентов). Из этого вещества позже и формируются звезды и галактики.
Почему же в теории горячей Вселенной все вещество не превращается в
гелий, как это было в варианте начала в виде холодной нейтронной жидкости?

Все дело именно в том, что вещество было горячим. В горячем веществе
имеется много энергичных фотонов.

Имеются там также протоны и нейтроны, которые стремятся соединиться в
дейтерий. Однако фотоны разбивают дейтерий, который образуется при
слиянии протона и нейтрона, обрывая в самом начале цепочку реакций,
ведущую к синтезу гелия. Когда Вселенная, расширяясь, досаточно
охлаждается (до температуры- меньше миллиарда градусов), то некоторое
количество дейтерия уже сохраняется и приводит к синтезу гелия. Мы
подробно рассмотрим этот процесс далее.

Теория горячей Вселенной дает определенные предсказания о содержании
гелия в дозвездном веществе. Как уже упоминалось, распространенность
гелия должна быть около 30 процентов по массе.

На гипотезе Гамова исследования разных вариантов начала расширения
Вселенной не закончились. В начале 60-х годов были сделаны попытки
вернуться к модернизированному варианту холодной Вселенной, который
предсказывал превращение всего вещества не в гелий (как в прежнем
варианте), а в чистый водород. При этом предполагалось, что остальные
элементы формировались гораздо позже уже в звездах.

Первоначально теории горячей и холодной Вселенной связывались с
попытками дать полное объяснение распространенности химических элементов
в дозвездном веществе. Попытки выяснить, какая теория верна, сначала
направлялись в основном по пути анализа наблюдений распространенности
химических элементов. Однако такие наблюдения и в особенности их анализ
очень сложны и зависят от многих предположений. Если бы теории можно
было проверять только по распространенности химических элементов во
Вселенной, то выявить истину было бы сложно. Ведь не так-то просто
разобраться, сколько гелия и других элементов синтезировано в ядерных
процессах в звездах, а сколько осталось от процессов в ранней Вселенной.

К счастью, есть другой способ проверки. Теория горячей Вселенной дает
важнейшее наблюдательное предсказание, которое является прямым
следствием “горяче-сти”. Это предсказание существования во Вселенной в
нашу эпоху электромагнитного излучения, оставшегося от той эпохи, когда
вещество в прошлом было плотным и горячим.

В процессе космологического расширения вещества температура его падает,
падает и температура излучения, но все же и к настоящему моменту должно
остаться

электромагнитное излучение с температурой (в разных вариантах теории) от
долей градуса до 20—30 градусов по Кельвину (физики говорят — Кельвинов).

Такое излучение, которое должно остаться с древних эпох эволюции
Вселенной, если она действительно была горячей, получило название
реликтового. Это название было впервые предложено советским астрофизиком
И. Шкловским. Электромагнитное излучение со столь малой температурой
представляет собой радиоволны с длиной волны в сантиметровом и
миллиметровом диапазонах. Решающим экспериментом по проверке того, была
ли Вселенная горячей или холодной, являются, следовательно, поиски
такого излучения. Если оно есть, Вселенная была горячей, если его нет —
холодной.

Ви переглядаєте статтю (реферат): «ХОЛОДНОЕ ИЛИ ГОРЯЧЕЕ НАЧАЛО?» з дисципліни «Чорні дири і всесвіт»

Заказать диплом курсовую реферат
Реферати та публікації на інші теми: Розряди іменників за значенням
ЦІНОУТВОРЕННЯ В ІНВЕСТИЦІЙНІЙ СФЕРІ
ФОРМУВАННЯ ТОВАРНОГО АСОРТИМЕНТУ
Формування власного капіталу банку
ОСНОВИ ОРГАНІЗАЦІЇ ТА СПЕЦИФІКА ДІЯЛЬНОСТІ ОКРЕМИХ ВИДІВ КОМЕРЦІЙ...


Категорія: Чорні дири і всесвіт | Додав: koljan (11.12.2013)
Переглядів: 896 | Рейтинг: 0.0/0
Всього коментарів: 0
Додавати коментарі можуть лише зареєстровані користувачі.
[ Реєстрація | Вхід ]

Онлайн замовлення

Заказать диплом курсовую реферат

Інші проекти




Діяльність здійснюється на основі свідоцтва про держреєстрацію ФОП