Планковская эпоха вселенной это

Физики считают, что именно это и произошло в первые три минуты существования Вселенной

Около 13,8 миллиарда лет назад произошло нечто загадочное, получившее название «Большой взрыв». Произошло массовое расширение, которое взорвало возможную сингулярность, как воздушный шар, в конечном итоге породив нашу Вселенную. Поскольку каждому семени нужно определенное время, чтобы превратиться в полноценное растение, на создание Вселенной в том виде, в каком мы ее знаем сегодня, потребовалось чуть больше семи дней. Но именно в первые 3 минуты происходило больше всего главных событий. Итак, вот что, по мнению физиков, произошло в первые 3 минуты после Большого взрыва!

Планковская эпоха

Вскоре после Большого взрыва первым возникшим периодом была эпоха Планка. В этот конкретный период времени температура Вселенной была 10 32 К, настолько высока, что все четыре фундаментальные силы (гравитационная сила, электромагнитная сила, слабая сила и сильная сила) природы существовали вместе как одна суперсила. Эта эпоха длилась 10 -43 секунды. Поскольку в масштабе Планка современные физические теории не могут быть применены для расчета того, что произошло, о физике эпохи Планка известно очень мало.

Эпоха Великого объединения

Эпоха ТВО или «Великой объединенной теории» началась, когда Вселенной было всего 10 -43 секунды, и продолжалась до 10 -36 секунд после Большого взрыва. После эпохи Планка фундаментальная сила гравитации отделилась от трех других фундаментальных сил стандартной модели. Итак, электрослабое взаимодействие, сильное взаимодействие и электромагнитное взаимодействие были единым целым в эпоху ТВО. Более того, к концу этой эпохи температура упала до 10 29 K с 10 32 K.

Инфляционная и электромагнитная эпоха

Электрослабая эпоха стала третьей по счету после Большого Взрыва. В эту эпоху сильная сила отделилась от двух других сил, таким образом оставив позади слабую и электромагнитную силу как единую силу. Более того, космическая инфляция началась, когда Вселенной было всего 10 -33 секунды. Во время инфляции Вселенная расширялась в геометрической прогрессии и выросла от размера протона до размера, эквивалентного кулаку. Во время инфляции вселенная расширялась со скоростью, превышающей скорость света, однако точная физика этого интенсивно ускорившегося расширения до сих пор не ясна.

Космическая инфляция закончилась очень скоро, и позже Вселенная начала нормально расширяться. Сейчас Вселенной 10 -32 секунды, температура упала до 100 триллионов триллионов кельвинов и, что самое важное, также сформировались W и Z бозоны.

Кварковая эпоха

Электрослабая эпоха закончилась через 10 -12 секунд после Большого взрыва, а затем началась эпоха кварков. К тому времени Вселенная достаточно остыла, чтобы поле Хиггса имело положительное значение. Это привело к тому, что электромагнитная сила и слабая сила отделились друг от друга. Итак, теперь все четыре фундаментальные силы обрели свою индивидуальную идентичность. Все доступные частицы могут взаимодействовать с полем Хиггса и могут набирать массу. Однако температура все еще очень высока для того, чтобы кварки слились и образовали адроны, такие как протоны и нейтроны. В стандартной модели физики кварки являются одним из самых крошечных объектов.

Адронная эра

Адроны — это класс частиц, состоящих из двух или более кварков. Вскоре после того, как эпоха кварков закончилась, эра адронов началась через 1 микросекунду после Большого взрыва. К этому времени температура упала до такой степени, что кварки предыдущей эры могли объединиться в адроны. Хотя небольшая асимметрия вещества и антивещества на более ранних этапах привела к устранению антиадронов, все же большинство пар адрон/антиадрон уничтожили друг друга.

Так что к концу этого периода в основном остались только легкие стабильные адроны: протоны и нейтроны. Эпоха адронов закончилась через 1 секунду после Большого взрыва.

Лептонная эпоха

Когда Вселенная постарела на одну секунду, ее температура стала достаточно благоприятной для образования другого класса элементарных частиц — лептонов. Лептоны — это своего рода элементарные частицы в природе, и поэтому они больше не состоят из каких-либо составляющих частиц, таких как адроны. Электрон — классический пример лептона. Таким образом, к этому времени начали формироваться лептоны и антилептоны, и это производство продолжалось 10 секунд. Лептоны и антилептоны оставались в тепловом равновесии, поскольку энергия фотонов все еще была достаточно высокой для образования электрон-позитронных пар. Однако Вселенная все еще оставалась непрозрачной, поскольку эти свободные электроны могли легко рассеивать фотоны.

Начало нуклеосинтеза

К настоящему времени Вселенная содержит протоны, нейтроны, электроны и фотоны. Фотоны превосходили массивные частицы в миллиарды раз. Все четыре основные силы приобрели свою современную форму. Теперь настало время для начала самого важного процесса нуклеосинтеза.

Проще говоря, нуклеосинтез — это процесс, в котором новые атомные ядра образуются из ранее существовавших нуклонов и меньших ядер. Это процесс, посредством которого образуется большинство более тяжелых элементов в нашей Вселенной.

Так что теперь, в возрасте 2 минут, температура Вселенной упала ниже 1,2 миллиарда градусов Кельвина. При этой температуре средняя энергия фотона составляла 1,8 х 10 -14 Дж, что было эквивалентно энергии связи ядер дейтерия. Ядро дейтерия состоит из протона и нейтрона, удерживаемых вместе сильным ядерным взаимодействием. Итак, через две минуты после Большого взрыва дейтерий образовался в результате слияния протонов и нейтронов. Это произошло впервые после Большого Взрыва, когда Вселенная содержала ядра более сложные, чем один протон.

Наконец, через 3 минуты после Большого взрыва температура Вселенной упала ниже 1 миллиарда градусов Кельвина. При этой температуре средняя энергия фотонов составляла 1,5 х 10 -14 джоулей, что эквивалентно энергии связи ядер гелия. Итак, в возрасте 3 минут дейтерий, протоны и нейтроны объединились с помощью различных возможных процессов, чтобы сформировать ядра гелия.

В двух словах, в первые три минуты после Большого Взрыва протоны и нейтроны начали сливаться вместе, образуя дейтерий, а атомы дейтерия затем соединились друг с другом, образуя гелий-4. За этими тремя минутами последовал ряд различных эпох и разносторонних процессов нуклеосинтеза, которые сформировали вселенную, в которой мы живем сегодня. Но первые три минуты сформировали период, который дал нам самые фундаментальные элементы нашего существования, т.е. водород и гелий, и подготовить почву для продвинутых процессов. Это, несомненно, делает первые три минуты после большого взрыва самыми важными минутами в истории эволюции нашей Вселенной.

Источник

Планковская эпоха

Планковская эпоха — самая ранняя эпоха в истории наблюдаемой нами Вселенной, о которой существуют какие-либо теоретические предположения. В эту эпоху вещество Вселенной имело энергию

10 19 ГэВ, плотность

10 97 кг/м³ и находилось при температуре

10 32 К. Она закончилась по истечении планковского времени (10 −43 секунд после Большого Взрыва). После планковской эпохи гравитационное взаимодействие отделилось от остальных фундаментальных взаимодействий.

См. также

Для улучшения этой статьи желательно ? :

Дополнить статью (статья слишком короткая либо содержит лишь словарное определение).
Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Планковская эпоха» в других словарях:

Планковская длина — (обозначаемая ) фундаментальная единица длины в планковской системе единиц, равная в системе СИ примерно 1,6·10−35 метров. Планковская длина естественная единица длины, поскольку в неё входят только фундаментальные константы: скорость … Википедия

Планковская температура — Планковская температура, названная в честь немецкого ученого физика Макса Планка, единица температуры, обозначаемая TP, в Планковской системе единиц. Это одна из планковских единиц, которая представляет фундаментальный предел в квантовой механике … Википедия

Эпоха (значения) — Эпоха: Исторический период, «меньший, чем эра»; например, эпоха Ренессанса, эпоха царизма, эпоха Юникс (см. ниже). Подразделение геохронологической шкалы. Эпоха момент, с которого начинают исчислять движение астрономического светила. Эпоха… … Википедия

Планковская плотность — В физике, Планковская плотность это единица измерения плотности, обозначаемая ρP определенное в терминах фундаментальных констант в натуральных единицах, так же известных как планковские единицы. Планковская плотность определяется как: ≈… … Википедия

Планковская масса — Масса Планка единица массы в планковской системе, обозначается . Частица с такой массой имеет одинаковые радиус Шварцшильда и комптоновскую длину волны ≈ 1,2209·1019 ГэВ/c² = 2,176·10−5 г. На 2010 год рекомендованное международным… … Википедия

Планковская энергия — Планковская энергия физическая константа, численно равная планковской массе, умноженной на квадрат скорости света. В естественной системе единиц планковская энергия является единицей измерения энергии. Обозначается . 1,956·109 Дж 1,22·1019… … Википедия

Планковская сила — Планковская сила физическая величина, численно равная планковскому импульсу, деленному на планковское время. В естественной системе единиц планковская сила является единицей измерения силы. Обозначается . Литература Peter J. Mohr and Barry… … Википедия

Планковская мощность — Планковская энергия делённая на планковское время дают Планковская мощность PP, эквивалентную 3,62831 × 1052 Вт. Это экстремально большая единица измерения; каждый из гамма всплесков, самых ярких из известных событий, имеет выходную мощность в… … Википедия

Планковская площадь — Планковская площадь единица измерения площади. Площадь, огораживаемая квадратом, длина стороны которого равна Планковской длине. Используется в ядерной физике и квантовой теории поля … Википедия

Планковская черная дыра — Планковская чёрная дыра гипотетическая чёрная дыра с минимально возможной массой, которая равна планковской массе. Предполагаемые свойства Масса порядка 10−5 г (планковская масса), радиус 10−35 м (планковская длина). Комптоновская длина волны… … Википедия

Источник

Планковская эпоха или то, что мы не можем сейчас изучить.

Начальные этапы эволюции нашей Вселенной очень интересны, ведь если в какой-нибудь момент физические константы изменились, то жизнь не смогла бы существовать или наоборот, это привело бы к совсем другим формам жизни. Конечно, нельзя отрицать, что в момент формирования во Вселенной законы физики могли быть другими, отрицать это нельзя, потому что наблюдаемый нами отрезок времени как раз простирается до эпохи Планка.

Планковская эпоха уникальна, в этот момент времени, а он очень краток, около 10^(-43) степени секунд, Вселенная представляла собой уже не сингулярность, то есть состояние с бесконечной плотностью и бесконечной температурой, что тоже противоречит законам физики, так как при повышении температуры должна падать плотность. А начала свое расширение, и в течение этой эпохи Вселенная представляла собой пространство с веществом, имевшим энергию 10^19 ГэВ, радиусом в 10^(-35) м, температурой 10^32 К, и плотностью в 10^97 кг/м кубический. Предположительно, в это время все четыре фундаментальных силы были объединены в одно взаимодействие, силы гравитационного воздействия были сопоставимы с остальными силами, слабым и сильным ядерным взаимодействиям и электромагнитным.
Последующая эпоха, Эпоха Великого Объединения, вывела гравитацию из общей смеси сил, что привело к барионной асимметрии вещества, это значит, что в наблюдаемой Вселенной преобладает вещество над антивеществом.

В наше время пока не существует теории объединяющей все четыре взаимодействия, так называемой теории всего, на данный момент с некоторыми допущениями сформированы теории, объединившие оставшиеся три взаимодействия кроме гравитации. Основная проблема гравитационного взаимодействия, в том, что оно проявляет себя наиболее интенсивно на больших расстояниях и с телами обладающими большой массой. Среди претендующих теорий всего есть: теория струн, теория петлевой квантовой гравитации и М-теория. Отдельно здесь я рассматривать их не буду, каждая из них заслуживает своего обзора.
Итак, среди нерешенных проблем современной физики фигурирует теория всего, ученые всего мира обсуждают ее, кто-то критикует, кто-то поддерживает ее, предполагается, что именно она даст понимание причин возникновения нашей Вселенной, появления именно тех физических законов, взаимодействий и элементарных частиц, а также объяснения многих нелогичных с нашей точки зрения вещей, как например асимметрия вещества.

Также она позволит изучить состояние Вселенной на промежутке времени меньше планковского. В настоящее время эксперименты, проводимые на ускорителях частиц, расширяют наше понимание тех процессов, которые происходили в это время, например, эксперименты на релятивистском коллайдере тяжелых ионов, позволили определить, что кварк-глюонная плазма по своим физическим параметрам больше похожа на жидкость, чем на газ, что может говорить о том, что в начальные стадии зарождения Вселенная могла представлять из себя жидкую каплю со сверхъядерной плотностью, а эксперименты на БАКе возможно помогут исследовать более ранние состояния материи, но настоящий момент невозможно получить и направить в эти ускорители энергии равно планковской энергии.

В космосе есть также аппарат изучающий реликтовое излучение (РИ), оставшееся после Большого взрыва, называется он WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe), так как именно РИ несет в себе отголоски грандиозного события давшее начало нашей Вселенной и в том числе информацию об эпохе Планка.

Источник

Планковская эпоха

Планковская эпоха – наиболее ранний этап формирования Вселенной, который может быть теоретически обоснован и описан. Свое название получил по той причине, что в конце этой эпохи Вселенная обладала свойствами, значения которых равнялись планковским единицам. То есть на тот момент Вселенная обладала планковской энергией (

10 ^19 ГэВ), имела радиус, равный планковской длине (

10 ^- 35 м), плотность (

10 ^97 кг/м³) и температуру (

10 ^32 К). Сама же эпоха длилась ровно одно планковское время – от нулевого значения до 10 ^- 43 секунд.

Состояние Вселенной до планковской эпохи остается неизвестным, так как не поддается никакому современному теоретическому объяснению. Саму же планковскую эпоху также изучить не удается, по той причине, что планковские единицы, определяющие свойства Вселенной в тот период, в большинстве своем являются предельными значениями для применения квантовой механики и релятивистской гравитации. То бишь эти теоретические конструкции не способны описать процессы, протекающие за время меньше планковского, в области радиусом меньше планковской длины. Согласно имеющимся предположениям в период планкоской эпохи все фундаментальные взаимодействия были объединены, в том числе и гравитационные силы. Последние были сопоставимы с силами других взаимодействий. Однако по причине такого процесса, как нарушение симметрии, в конечный момент эпохи – гравитационные силы отделились от прочих.

Для большего понимания мира, существовавшего в планковскую эпоху, ученым требуется объяснить гравитационное взаимодействие при помощи квантовой механики, то есть создать так называемую теорию «квантовой гравитации». В случае успеха, теоретики смогут объединить все четыре вида взаимодействия в один, что было названо «теорией всего». С наличием сформулированной теорией всего, появится возможность лучше понять процессы, протекающие в период планковской эпохи.

Без этой теоретической конструкции физикам не удается учесть квантовые эффекты гравитации, что приводит к тому факту, что Вселенная появилась из сингулярности бесконечной плотности.

Теория струн – одна из немногих теорий, имеющих перспективу объединить все фундаментальные взаимодействия.

Источник