Большой взрыв — что это?

Звезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активна
 

Учёные считают, что около 14 миллиардов лет назад Вселенная представляла собой раскалённый сгусток вещества огромной плотности. Этот комок был настолько плотным, а силы гравитации настолько мощными, что в нём не действовали известные нам сегодня законы физики. Затем произошёл взрыв чудовищной силы, и материя стала разлетаться в разные стороны с огромной скоростью.

Фото: Большой взрыв — что это, интересные факты

Как всё начиналось

Сразу после взрыва материя представляла собой плазму, в которой свободно перемещались протоны, нейтроны и электроны. В течение первых секунд при температуре в несколько миллиардов градусов образовались атомы гелия, дейтерия и лития.
Затем процесс возникновения и преобразования химических элементов принял лавинообразную форму. Появились водород, углерод, кислород, и вот уже до возникновения жизни в космосе рукой подать.

Мы — части звёзд

До недавнего времени учёные считали, что Вселенная представляет собой непрерывно расширяющееся скопление звёздных галактик, а также космических пустот, в которых нет ни звёзд, ни планет.
Так сколько вещества во Вселенной, и насколько быстро оно распространяется? Учёные выяснили, что темп его расширения в космосе зависит от плотности и температуры и постоянно возрастает. Была даже рассчитана теоретическая средняя плотность космического вещества: пять протонов на один кубический метр.
Однако в действительности, как показывают последние исследования, вещества в космосе гораздо меньше. Кстати, ничто во Вселенной не исчезает бесследно. Вещество просто меняет свою форму, а его атомы то отправляются на «базу», то возвращаются в качестве строительного материала для нового объекта.

Невидимая материя

Учёные говорят, что обычная материя заполняет Вселенную всего на 4-5%. Небольшую долю составляют нейтрино — микрочастицы, не имеющие массы покоя и электрического заряда. Они слабо взаимодействуют с веществом и с момента Большого взрыва одиноко блуждают во Вселенной. Ещё меньше доля звёзд и свободных атомов водорода и гелия. А оставшиеся 90-95% Вселенной — вообще неизвестно что.
Учёные даже придумали название этому невидимке, вернее, двум невидимкам: тёмная материя и тёмная энергия. Откуда же они взялись? Как это часто бывает, расчёты учёных не совпали с реальной физической картиной мира. А значит, пришлось придумывать новые понятия (так, кстати, в ядерной физике появилось большинство микрочастиц).
Считается, что тёмная материя, так же как и обычное вещество, подвержена силе всемирного тяготения и способна собираться в сгустки. Но что представляют собой микрочастицы, из которых она построена? Пока это загадка. Хотя появилась гипотеза, согласно которой эти частицы намного тяжелее протона и по своим свойствам напоминают нейтрино.

Невидимая сила

Тот факт, что Вселенная расширяется, поначалу озадачил учёных. Но ведь если космос заполнен материей — обычной или тёмной, то силы гравитации должны со временем замедлить расширение вещества. А получается с точностью до наоборот. Впору задуматься — ведь речь идёт о нарушении одного из фундаментальных законов физики — закона всемирного тяготения. С другой стороны, это не противоречит общей теории относительности Эйнштейна. Так какая же сила приводит в движение самый большой объект природы — космос?
После долгих споров лучшие умы человечества предположили, что речь здесь может идти о нескольких явлениях. Некоторые учёные считают, что, возможно, так проявляется свойство вакуума. Как известно, идеальный вакуум — это не пустота, а сильно разрежённый газ, который на практике можно получить только в микроскопических размерах. Но космос — совсем другое дело.
При расширении Вселенной плотность энергии вакуума не изменяется, значит, вакуум обладает отрицательным давлением. Благодаря этому странному свойству его расширение происходит в полном соответствии с теорией Эйнштейна. Все бы, конечно, хорошо, но если это так, тогда почему скорость планет в Солнечной системе замедляется по мере удаления от Солнца, но при этом они до сих пор ещё не упали на светило?

Как найти чёрную кошку в тёмной комнате

Учёные не оставляют попыток получить тёмную материю. Казалось бы — она везде, просто протяни руку и возьми её. Считается, что тёмная материя состоит из микрочастиц — вимпов. На роль вимпа на сегодняшний день претендует, в частности, мифический нейтралино.
В настоящий момент поиском микрочастиц, которые пока существуют только в теории, вплотную занимаются исследователи, работающие на самом современном ускорителе заряженных частиц, называемом БАК — Большой адронный коллайдер, расположенном в центре Европейского совета ядерных исследований в Швейцарии. Проблема заключается в том, что такие частицы практически не взаимодействуют с веществом. Например, нейтралино способен пролететь беспрепятственно даже сквозь Солнце. Поэтому засечь такую частицу с помощью детектора, пусть даже самого чувствительного — задача чрезвычайной сложности.
Тем не менее у БАК огромные возможности, и учёные считают, что обязательно найдётся какая-нибудь новая частица, которая косвенно подтвердит существование тёмной материи. Правда, при этом никто не знает, к каким последствиям это может привести.
Помимо БАКа у учёных есть приборы, реагирующие на тепло, которое выделяется при столкновении вимпа с ядром атома. Это умеют делать низкотемпературные детекторы, использующие кристаллы германия, например, CDMS, расположенный в бывшей угольной шахте в Судане на глубине 700 метров, CRESST, спрятанный в итальянской лаборатории Гран-Сассо на глубине 1400 метров, и EDELWEISS в подземной лаборатории итальянского города Модана.
Кстати, для защиты детекторов от появившейся после начала атомной эры радиации, которая может спутать учёным все карты, итальянцы используют свинец, снятый с французского галеона, затонувшего в XVIII веке.
Учёные считают, что частицы тёмной материи способны аннигилировать при столкновении, выделяя энергию, а также новые микрочастицы и античастицы. За ними охотятся телескопы в Намибии и Аризоне. А вокруг Земли летают спутники с телескопами и спектрометрами, зорко осматривая все пространство вокруг.
И, наконец, детекторы AMANDA и IceCube в Антарктиде, а также французский детектор ANTARES способны уловить нейтрино, которые, как считают учёные, испускает тёмная материя, зажатая, как в тисках, в глубине Солнца и Земли.
Как мы видим, современная наука оснащена всем необходимым для того, чтобы разгадать, наверное, самую сокровенную тайну Вселенной. И кто знает, какие неожиданные открытия ждут нас в ближайшее время.

Журнал: Тайны 20-го века №14, апрель 2012 года
Рубрика: Гипотезы мироздания
Автор: Сергей Суханов

Метки: Тайны 20 века, теория, энергия, взрыв, вселенная, коллайдер, ускоритель, материя, тёмная материя, тёмная энергия




Исторический сайт Багира Гуру, история, официальный архив; 2010 — . Все фото из открытых источников. Авторские права принадлежат их владельцам.