Презентация - Космологическая модель ранней Вселенной

Эволюция Вселенной
Космологическая модель ранней Вселенной

Космологическая модель ранней Вселенной
Г. Гамов (США) в 1946 г. разработал теорию расширения Вселенной, начавшееся

Большой взрыв
Большой взрыв произошёл 14-15 млрд. лет тому назад. Предполагается, что взрыв произошёл в точечном объёме, который и был Вселенной. Оценим её начальный размер (планковскую длину): , где Mp - планковская масса, её можно определить из соотношения:

Оценим температуру Вселенной в момент Большого взрыва: Время распространения взаимодействия: Этот период от момента Большого взрыва до tp получил название – планковская эпоха

Планковская эпоха
Теоретическая модель планковской эпохи в настоящее время не завершена.
Состояние сингулярности

Эпоха Великого объединения
Нарушается симметрия четырёх взаимодействий: гравитационное взаимодействие становится независимым Рождение и аннигиляция пар кварк-антикварк, лептон-антилептон. Различия между кварками и лептонами практически отсутствуют. Существуют и переносчики взаимодействий.

Инфляционная фаза
Дальнейшее нарушение симметрии приводит к отделению сильного взаимодействия от электрослабого. Энергия, выделяющаяся при этом , приводит к резкому экспоненциальному росту Вселенной:
Размер Вселенной за 10-34 с вырос до 3·1017 м, превысив диаметр Солнечной системы.

Электрослабая эпоха
Происходит разделение электромагнитного и слабого взаимодействий
Эра кварков
Все четыре взаимодействия разделились Состав Вселенной тот же: смесь кварков-антикварков, лептонов-антилептонов и частиц-переносчиков взаимодействий

Адронная эра

Лептонная эра
Осталось лишь небольшое количество вещества, благодаря превосходству над антивеществом (на 10-7 %) в самой ранней фазе Большого взрыва Сохранились электроны, позитроны, нейтрино и их античастицы - лептоны

Изменение состава Вселенной
Название периода Взаимодействия Состав Вселенной
Планковская эпоха
Эпоха Великого объединения
Инфляционная фаза
Электрослабая эпоха
Эра кварков
Адронная эра
Лептонная эра
Все взаимодействия неразличимы
Виртуальные частицы и античастицы?
Отделение гравитационного взаимодействия
Отделение сильного от электрослабого взаимодействия
Разделение электромагнитного и слабого взаимодействий
Все взаимодействия разделились
Все взаимодействия разделились
Все взаимодействия разделились
Кварки, антикварки, лептоны, антилептоны, переносчики взаимодействий
Кварки, антикварки, лептоны, антилептоны, переносчики взаимодействий
Кварки, антикварки, лептоны, антилептоны, переносчики взаимодействий
Кварки, антикварки, лептоны, антилептоны, переносчики взаимодействий
Сотни разновидностей адронов (мезоны, барионы и др.) и их античастицы, лептоны и их античастицы, переносчики взаимодействий
Лептоны и их античастицы, небольшое количество адронов, переносчики взаимодействий

Вопросы для повторения
Оцените размер Вселенной в планковскую эпоху. Приведите оценку температуры Вселенной в планковскую эпоху. Охарактеризуйте эпоху Великого объединения . Укажите состав Вселенной в этот период. Опишите инфляционную фазу эволюции Вселенной, её временной и температурный интервалы. Как изменялся состав Вселенной и её температура от 10-34 с до 1 с с момента Большого взрыва?

Проверь себя
Как называется состояние Вселенной, в течение первых 10-43 с её существования:
Сверхплотное Сверхгорячее Сверхмассивное Сингулярность

2. Состояние сингулярности характеризуется:
Огромной плотностью Очень высокой температурой Огромной кривизной пространства Всеми перечисленными свойствами

3. Чем характеризуется эпоха Великого объединения?
Отделением гравитационного взаимодействия от остальных Отделением электромагнитного взаимодействия от остальных Отделением электромагнитного взаимодействия от остальных Все взаимодействия объединены

4. Выберите отличительные особенности инфляционной фазы развития Вселенной
Резкое экспоненциальное расширение Вселенной Отделение сильного взаимодействия от электрослабого Обе особенности Ни одна из указанных особенностей

5. Почему в конце лептонной эры во Вселенной не осталось антивещества?
Вещества в самой ранней фазе образовалось чуть более Израсходовалось в процессе реакции аннигиляции Ни то, ни другое И то, и другое

Урок окончен
Использованные ресурсы: 1. В.А.Касьянов. Дополнительные главы к учебнику физики 11 класса, Дрофа, Москва, 2006 Открытая астрономия, ООО Физикон, 2005