2014-04-30

Проблема горизонту

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 0.00 (0 голосів)

Проблема горизонту

Як не дивно, але наш Всесвіт дуже схожий у всіх своїх закутках. Якщо подивитися від одного кінця Всесвіту до іншого, то фон мікрохвильового випромінювання у всьому Всесвіті буде мати однакову температуру. Начебто нічого дивного, але горизонти Всесвіту знаходяться на відстані 28 мільярдів світлових років один від одного, а утворилася вона тільки 14 мільярдів років тому.

Найбільша швидкість – швидкість світла, а отже, мікрохвильове випромінювання за 14 мільярдів років просто б не встигло дійти від одного горизонту Всесвіту до іншого і не змогло б врівноважити гарячі і холодні зони, які утворилися під час Великого вибуху.

 

Тобто Всесвіт не встиг би стати однорідним за температурою за 14 мільярдів років, але все ж він однорідний. В цьому і полягає проблема горизонту.

Учені розходяться в думках щодо цього феномена. З наукової точки зору однакова температура випромінювання є аномальною. Здавалося б, єдине логічне пояснення цієї аномалії – визнання швидкості світла змінною, а не постійною. Проте є і інші теорії.

Проблема горизонту та інфляційна модель

Ключем до вирішення цієї проблеми послужила ідея, яка заклечається в тому, що відразу після свого народження Всесвіт був дуже щільним і дуже гарячим. Вся речовина в ньому представляла собою розпечену масу кварків і лептонів, у яких не було ніякої можливості об'єднатися в атоми. Діючим в сучасному Всесвіті різним силам (таким, як електромагнітні і гравітаційні сили) тоді відповідало єдине поле силового взаємодії. Але коли Всесвіт розширився і охолов, гіпотетичне єдине поле розпалося на декілька сил.

У 1981 році американський фізик Алан Гут усвідомив, що виділення сильних взаємодій з єдиного поля, яке відбулося приблизно через 10-35 секунд після народження Всесвіту, стало поворотним моментом у її розвитку. Стався фазовий перехід речовини з одного стану в інший в масштабах Всесвіту – явище, подібне до перетворення води в лід. І як при замерзанні води її молекули, які в рідкому стані рухаються безладно, раптом утворюють строгу кристалічну структуру, так і під впливом виділених сильних взаємодій сталася миттєва перебудова, своєрідна «кристалізація» речовини у Всесвіті.

Хто бачив, як лопаються водопровідні труби або трубки автомобільного радіатора на сильному морозі, коли вода в них перетворюється на лід, той на власному досвіді знає, що вода при замерзанні розширюється. Алану Гуту вдалося показати, що при поділі сильних і слабких взаємодій у Всесвіті відбулося щось подібне – стрибкоподібне розширення. Це розширення, яке називається інфляційним, у багато разів швидше від звичайного Хаббловського розширення. Приблизно за 10-32 секунди Всесвіт розширився на 50 порядків – була менша від протона, а стала розміром з грейпфрут (для порівняння: вода при замерзанні розширюється всього на 10%). І це стрімке інфляційне розширення пояснює вищезгадану проблему горизонту, безпосередньо пояснюючи її.

З теорії випромінювання чорного тіла інфляційної моделі ми знаємо, що випромінювання, яке випускається тілом, залежить від його температури. Таким чином, за спектрами випромінювання віддалених ділянок Всесвіту ми можемо визначити їх температуру. Такі вимірювання дали приголомшливі результати: виявилося, що в будь-якій точці Всесвіту температура (з похибкою вимірювання до чотирьох знаків після коми) одна й та ж. Якщо виходити з моделі звичайного Хаббловського розширення, то речовина відразу ж після Великого вибуху мала розлетітися занадто далеко для того, щоб температури могли зрівнятися. А от відповідно до інфляційної моделі, речовина Всесвіту до моменту часу 10-35 секунди залишалася набагато більш компактною, ніж при Хаббловському розширенні. Цього надзвичайно короткого періоду було цілком достатньо, щоб встановилася термічна рівновага, яка не була порушена на стадії інфляційного розширення і збереглася досі.

За матеріалами: elementy.ru.

 

Читайте також:

 

Коментарі:

blog comments powered by Disqus