Главная    Почта    Новости    Каталог    Одноклассники    Погода    Работа    Игры     Рефераты     Карты
  
по Казнету new!
по каталогу
в рефератах

Модели развития Вселенной



 Другие рефераты
Механистическая картина мира Механическая картина мира Российский Федерализм: проблемы формирования отношений нового типа Моделирование

Модели развития Вселенной


Содержание работы:

Введение.   3
1. Начало Вселенной.   3
2. Рождение сверхгалактик и скоплений галактик.   10
3. Рождение галактик.  11
Заключение. 14
Список литературы:     15

Введение.

Процесс эволюции Вселенной происходит  очень  медленно.  Ведь  Вселенная  во
много раз старше астрономии и вообще  человеческой  культуры.  Зарождение  и
эволюция  жизни  на  земле  является  лишь  ничтожным  звеном   в   эволюции
Вселенной. И всё  же  исследования  проведенные  в  нашем  веке,  приоткрыли
занавес, закрывающий от нас далекое прошлое.

 Современные астрономические наблюдения свидетельствуют о том,  что  началом
Вселенной,  приблизительно  десять  миллиардов  лет  назад,  был  гигантский
огненный шар, раскаленный и плотный. Его состав весьма прост. Этот  огненный
шар был на столько раскален, что  состоял  лишь  из  свободных  элементарных
частиц, которые стремительно двигались, сталкиваясь друг с другом.

На протяжении десяти  миллиардов  лет  после  «большого  взрыва»  простейшее
бесформенное вещество постепенно превращалось в атомы, молекулы,  кристаллы,
породы,  планеты.  Рождались  звезды,  системы,   состоящие   из   огромного
количества элементарных частиц с весьма простой организацией.  На  некоторых
планетах могли возникнуть формы жизни.


1. Начало Вселенной.

Вселенная постоянно расширяется. Тот  момент  с  которого  Вселенная  начала
расширятся, принято считать ее  началом.  Тогда  началась  первая  и  полная
драматизма эра в  истории  вселенной,  ее  называют  «большим  взрывом»  или
английским термином Big Bang.

Под расширением Вселенной подразумевается такой процесс, когда то  же  самое
количество элементарных частиц и  фотонов  занимают  постоянно  возрастающий
объём.  Средняя  плотность  Вселенной  в  результате  расширения  постепенно
понижается. Из  этого  следует,  что  в  прошлом  Плотность  Вселенной  была
больше, чем в настоящее время. Можно предположить, что в глубокой  древности
(примерно десять  миллиардов  лет  назад)  плотность  Вселенной  была  очень
большой. Кроме того  высокой  должна  была  быть  и  температура,  настолько
высокой, что плотность излучения превышала плотность вещества. Иначе  говоря
энергия всех фотонов содержащихся в  1  куб.  см  была  больше  суммы  общей
энергии частиц, содержащихся в 1 куб. см. На самом раннем  этапе,  в  первые
мгновения «большого взрыва» вся материя была  сильно  раскаленной  и  густой
смесью частиц, античастиц  и  высокоэнергичных  гамма-фотонов.  Частицы  при
столкновении   с   соответствующими   античастицами    аннигилировали,    но
возникающие  гамма-фотоны  моментально   материализовались   в   частицы   и
античастицы.

Подробный анализ  показывает,  что  температура  вещества  Т  понижалась  во
времени в соответствии с простым соотношением : T = 1010 K

Зависимость температуры Т от времени t дает нам возможность определить,  что
например,  в  момент,  когда  возраст  вселенной  исчислялся   всего   одной
десятитысячной секунды, её температура представляла один биллион  Кельвинов.


Температура раскаленной плотной материи  на  начальном  этапе  Вселенной  со
временем понижалась,  что  и  отражается  в  соотношении.  Это  значит,  что
понижалась средняя кинетическая энергия частиц  kT  .  Согласно  соотношению
h?’kT понижалась и энергия фотонов. Это возможно лишь  в  том  случае,  если
уменьшится их частота  ?. Понижение энергии фотонов  во  времени  имело  для
возникновения частиц и античастиц путем материализации  важные  последствия.
Для того чтобы фотон превратился (материализовался) в частицу и  античастицу
с массой mo и энергией покоя moc2,  ему необходимо обладать  энергией  2moc2
или большей. Эта зависимость выражается так :

h? >=2moc2

Со временем  энергия  фотонов  понижалась,  и  как  только  она  упала  ниже
произведения энергии частицы и античастицы (2moc2), фотоны уже  не  способны
были  обеспечить  возникновение  частиц  и  античастиц  с  массой  mo.  Так,
например, фотон, обладающий энергией меньшей, чем 2.938 Мэв =  938  Мэв,  не
способен материализоваться в протон и антипротон, потому что  энергия  покоя
протона равна 938 мэв.

В предыдущем соотношении можно  заменить  энергию  фотонов  h?  кинетической
энергией частиц kT ,

kT >= 2 moc2

то есть

T >= 2 moc2  .

Знак  неравенства  означает  следующее:   частицы   и   соответствующие   им
античастицы возникали при материализации в раскаленном веществе до тех  пор,
пока температура вещества T не упала ниже значения.

2 moc2

На начальном этапе расширения  Вселенной  из  фотонов  рождались  частицы  и
античастицы. Этот процесс  постоянно  ослабевал,  что  привело  к  вымиранию
частиц и античастиц.  Поскольку  аннигиляция  может  происходить  при  любой
температуре, постоянно осуществляется процесс частица  +  античастица   ?  2
гамма-фотона при условии соприкосновения вещества с  антивеществом.  Процесс
материализации гамма-фотон ? частица + античастица мог  протекать  лишь  при
достаточно  высокой  температуре.  Согласно  тому,  как   материализация   в
результате понижающейся температуры раскаленного  вещества  приостановилась.
Эволюцию Вселенной принято разделять на четыре эры  :  адронную,  лептонную,
фотонную и звездную.

а) Адронная эра. При очень высоких температурах и плотности в  самом  начале
существования Вселенной материя состояла из  элементарных  частиц.  Вещество
на самом раннем этапе состояло прежде всего из  адронов,  и  поэтому  ранняя
эра эволюции Вселенной называется адронной, несмотря на то, что в  то  время
существовали и лептоны.

Через миллионную долю секунды с момента рождения  Вселенной,  температура  T
упала на 10 биллионов Кельвинов(1013K). Средняя кинетическая энергия  частиц
kT и фотонов h? составляла около миллиарда эв (103 Мэв),  что  соответствует
энергии покоя барионов. В первую миллионную долю секунды эволюции  Вселенной
происходила материализация  всех  барионов  неограниченно,  так  же,  как  и
аннигиляция.  Но  по  прошествии  этого  времени   материализация   барионов
прекратилась, так как при температуре ниже 1013 K  фотоны  не  обладали  уже
достаточной энергией для ее осуществления. Процесс  аннигиляции  барионов  и
антибарионов продолжался до тех пор, пока  давление  излучения  не  отделило
вещество от антивещества. Нестабильные гипероны (самые тяжелые из  барионов)
в  процессе  самопроизвольного  распада  превратились  в  самые  легкие   из
барионов (протоны и  нейтроны).  Так  во  вселенной  исчезла  самая  большая
группа барионов - гипероны. Нейтроны могли  дальше  распадаться  в  протоны,
которые  далее  не  распадались,  иначе  бы   нарушился   закон   сохранения
барионного заряда. Распад гиперонов происходил  на  этапе  с  10-6  до  10-4
секунды.

К моменту, когда возраст Вселенной достиг одной десятитысячной секунды  (10-
4 с.), температура ее понизилась до 1012  K,  а  энергия  частиц  и  фотонов
представляла лишь 100 Мэв. Ее не хватало уже для возникновения самых  легких
адронов - пионов. Пионы,  существовавшие  ранее,  распадались,  а  новые  не
могли возникнуть. Это означает, что к тому моменту, когда возраст  Вселенной
достиг 10-4 с., в ней исчезли все мезоны. На этом и кончается адронная  эра,
потому  что  пионы  являются  не  только  самыми  легкими  мезонами,  но   и
легчайшими адронами. Никогда после  этого  сильное  взаимодействие  (ядерная
сила) не проявлялась  во  Вселенной  в  такой  мере,  как  в  адронную  эру,
длившуюся всего лишь одну десятитысячную долю секунды.

б) Лептонная эра. Когда энергия частиц и фотонов понизилась  в  пределах  от
100  Мэв  до  1  Мэв  в  веществе  было  много  лептонов.  Температура  была
достаточно высокой, чтобы обеспечить интенсивное  возникновение  электронов,
позитронов и нейтрино. Барионы (протоны  и  нейтроны),  пережившие  адронную
эру, стали по сравнению с лептонами и фотонами встречаться гораздо реже.

Лептонная эра начинается с распада последних адронов - пионов -  в  мюоны  и
мюонное нейтрино, а кончается через несколько секунд  при  температуре  1010
K, когда энергия фотонов уменьшилась до 1 Мэв и материализация электронов  и
позитронов  прекратилась.  Во  время  этого  этапа  начинается   независимое
существование  электронного  и  мюонного  нейтрино,  которые   мы   называем
«реликтовыми». Всё пространство Вселенной наполнилось  огромным  количеством
реликтовых электронных и мюонных нейтрино. Возникает нейтринное море.

в) Фотонная эра или  эра  излучения.  На  смену  лептонной  эры  пришла  эра
излучения, как только  температура  Вселенной  понизилась  до  1010  K  ,  а
энергия  гамма  фотонов  достигла  1  Мэв,  произошла   только   аннигиляция
электронов  и  позитронов.  Новые  электронно-позитронные  пары   не   могли
возникать  вследствие  материализации,  потому,  что  фотоны   не   обладали
достаточной энергией. Но аннигиляция электронов  и  позитронов  продолжалась
дальше,  пока  давление  излучения  полностью  не   отделило   вещество   от
антивещества. Со времени адронной и лептонной эры Вселенная  была  заполнена
фотонами. К концу лептонной эры фотонов было в  два  миллиарда  раз  больше,
чем протонов и электронов. Важнейшей  составной  Вселенной  после  лептонной
эры становятся фотоны, причем не только по количеству, но и по энергии.

Для того чтобы можно было сравнивать роль частиц  и  фотонов  во  Вселенной,
была введена величина плотности энергии. Это количество энергии в 1  куб.см,
точнее,  среднее  количество  (исходя  из  предпосылки,  что   вещество   во
Вселенной распределено равномерно). Если  сложить  вместе  энергию  h?  всех
фотонов,  присутствующих  в  1  куб.см,  то  мы  получим  плотность  энергии
излучения Er . Сумма энергии покоя всех частиц в 1 куб.см  является  средней
энергией вещества Em во Вселенной.

Вследствие расширения  Вселенной  понижалась  плотност
123
скачать работу


 Другие рефераты
Дуговой разряд в газах
Одаренные дети - проблемы одаренности
Рене Декарт и его трактат Правила для руководства ума
Ұлпадағы зат алмасудың негізгі реакциялары


 

Отправка СМС бесплатно

На правах рекламы


ZERO.kz
 
Модератор сайта RESURS.KZ