Читаем Первые три минуты полностью

Рис. 9. Сдвиг нейтрон-протонного баланса. Показана доля нейтронов по отношению ко всем ядерным частицам как функция температуры и времени. Часть кривой, помеченная надписью «тепловое равновесие», описывает период, в течение которого плотности и температуры были столь высоки, что среди всех частиц достигалось тепловое равновесие; доля нейтронов в этой области может быть вычислена по известной разности масс нейтрона и протона с помощью правил статистической механики. Часть кривой, помеченная надписью «распад нейтрона», описывает период, в течение которого все процессы взаимопревращений нейтронов и протонов исчезли, за исключением радиоактивного распада свободного нейтрона. Сплошная часть кривой зависит от детальных расчетов вероятностей процессов слабого взаимодействия. Пунктирная часть кривой показывает, что случилось бы, если бы ка-ким-то образом было предотвращено образование ядер. В действительности, в момент времени где-то внутри интервала, отмеченного стрелкой с надписью «эра нуклеосинтеза», нейтроны быстро объединились в ядра гелия и нейтрон-протонное отношение замерзло на том значении, которое оно в этот момент имело. Эту кривую можно также использовать для оценки доли (по массе) космологически образованного гелия: для любой данной температуры или данного времени нуклеосинтеза эта доля в точности равна удвоенной нейтронной фракции в этот момент

Мы теперь достигли и даже перешли запланированную точку по времени, но, чтобы лучше увидеть то, чего мы достигли, бросим последний взгляд на Вселенную после еще одного падения температуры.

Шестой кадр. Теперь температура Вселенной равна 300 миллионам градусов Кельвина (3 × 108 К). С момента первого кадра прошло 34 минуты и 40 секунд. Все электроны и позитроны теперь полностью проаннигилировали, за исключением маленького (одна часть на миллиард) избытка электронов, необходимого для компенсации заряда протонов. Выделившаяся при этой аннигиляции энергия дала фотонам температуру, которая теперь уж навсегда на 40,1 процента выше, чем у нейтрино (см. математическое дополнение 6). Плотность энергии Вселенной эквивалентна теперь плотности массы, составляющей 9,9 процента плотности воды; 31 процент находится в форме нейтрино и антинейтрино и 69 процентов — в форме фотонов. Такая плотность энергии дает характерное время расширения Вселенной, равное одному часу с четвертью. Ядерные процессы остановились — ядерные частицы большей частью либо связаны в ядра гелия, либо являются свободными протонами (ядрами водорода), причем доля гелия по массе — от 22 до 28 процентов. На каждый свободный или связанный протон имеется один электрон, но Вселенная все еще слишком горяча, чтобы могли удержаться стабильные атомы.

Вселенная будет продолжать расширяться и охлаждаться, но в течение 700 000 лет не произойдет ничего особенно интересного. К этому времени температура упадет до точки, когда электроны и ядра могут образовывать стабильные атомы; исчезновение свободных электронов сделает содержимое Вселенной прозрачным для излучения; разъединение вещества и излучения позволит веществу начать формироваться в галактики и звезды. Пройдет еще примерно 10 миллиардов лет, и живые существа начнут реконструировать эту историю.

Перейти на страницу:

Похожие книги

Юрий Гагарин
Юрий Гагарин

Опросы показывают, что Юрий Гагарин — главный герой отечественной истории XX века. Тем удивительнее, что за многие годы в России так и не было создано адекватного — откровенного, объективного, привязанного к современности — жизнеописания первого космонавта. «Юрий Гагарин» Льва Данилкина — попытка «окончательной», если это возможно, закрывающей все лакуны биографии «красного Икара»; наиболее полная на сегодняшний день хроника жизни — и осмысление, что представляют собой миф о Гагарине и идея «Гагарин». Интервью с очевидцами и тотальная ревизия российских и иностранных источников помогли автору ответить на базовые вопросы. Является ли Гагарин всего лишь воплощением советского дизайна — или он в самом деле был обладателем неких уникальных качеств? Что на самом деле произошло 12 апреля 1961 года? Как первый космонавт справлялся с «гагариноманией» — статусом самого знаменитого человека планеты? Что такое Гагарин: продукт строя и эпохи — или ее зеркало и оправдание? Существовал ли конфликт между ним и политическим руководством СССР? Какова подлинная причина его гибели? Был ли его успех всего лишь везением, результатом осознанного жизнестроительства — или осуществлением некоего высшего замысла? Что было бы с Гагариным и СССР — не погибни «первый гражданин Вселенной» в марте 1968-го и доживи он до наших дней? Книга посвящена 50-летию первого полета в космос.

Лев Александрович Данилкин

Биографии и Мемуары / Астрономия и Космос / Документальное
История космического соперничества СССР и США
История космического соперничества СССР и США

Противостояние СССР и США, начавшееся с запуска Советским Союзом первого спутника в 1957 году и постепенно вылившееся в холодную войну, послужило причиной грандиозных свершений в области освоения космоса. Эта книга включает в себя хронику как советских, так и американских космических исследований и достижений, подробное описание полета Найла Армстронга и База Олдрина на Луну, а также множество редких и ранее не опубликованных фотографий. Авторы книги — Вон Хардести, куратор Национального Смитсонианского аэрокосмического музея, и Джин Айсман, известный исследователь и журналист, показывают, каким образом «параллельные исследования» двух стран заставляли их наращивать темпы освоения космоса, как между США и СССР назревал конфликт, в центре которого были Джон Кеннеди и Никита Хрущев. Это история освоения космоса, неразрывно связанная с историей противостояния двух великих держав на Земле.

Джин Айсман , Вон Хардести

Астрономия и Космос / История / Технические науки / Образование и наука