Реферат: Реликтовое излучение и первичный нуклеосинтез.
Реферат: Реликтовое излучение и первичный нуклеосинтез.
Объединение протонов и нейтронов (нуклонов) в составные ядра атомов
протекает с участием ядерных сил, радиус действия которых не превышает 10-13см.
Для сближения нуклонов на такие расстояния необходимо по крайней мере
выполнения двух условий: свободные нуклоны должны обладать энергией,
позволяющей им сблизится до указанных расстояний; их энергия не должна при этом
превышать энергию нуклонов в ядре, иначе объединение не сможет устойчиво
существовать. Поэтому нуклеосинтез может протекать в интервале температур с
верхней границей порядка 1 млрд., градусов. В условиях вселенной на этапе
нуклеосинтеза образование составных ядер возможно только на соединения протонов
с нейтронами. Соединение протона с нейтроном создает ядро дейтерия, с двумя
нейтронами – ядро трития (изотопы водорода). В основе объединения двух и
большего числа протонов лежит процесс нерезонансного захвата нейтрона протоном.
В таком процессе захваченный нейтрон распадается на протон, электрон и
антинейтрино и образуется устойчивое ядро к которому присоединяется еще 1 или 2
нейтрона и т.д. Однако в этом случае элементы с атомной массой 5 и 8
оказываются неустойчивыми и распадаются. Явл., наз., “щелью массы”. Таким
образом нуклеосинтез в начальной фазе развития вселенной не образовать
наблюдаемого в сегодняшней многообразия химических элементов, поэтому его
назвали первичным нуклеосинтезом.
Реликтовое излучение: К моменту времени, когда радиус вселенной достиг
около 100 млн., парсек (3,3 светового года; 1016 м), а плотность
снизилась до 10-22 г/см3 , t = 3000 К. В этих условиях электроны получили
возможность прочно соединятся с ядрами, образуя устойчивые атомы водорода и
гелия. Свободные электроны быстро исчезли, результате быстро прекратилось их
взаимодействие с фотонами и барионное вещество (атомы водорода, гелия и их
изотопы) вселенной стало прозрачным. Излучение отделилось от атомарного и
образовало то, что в нашу эпоху назвали реликтовым излучением. В своей
структуре реликтовое излучение сохранило “память” о структуру барионного
вещества в момент разделения. В наши дни температура Р. и. Составляет около 3
К, что соответствует равновесному излучению абсолютно черного тела на длинах
волн в области от 10 до 0,05 см. Реликтовое излучение обнаружено
экспериментально в 1964 г. Оно подтверждает горячие происхождение вселенной. В
частности оно подтверждает, что к моменту протекания рекомбинации (соединение
электронов с ядрами) барионное вещество во вселенной распределялось
исключительно однородно и изотропно.
Разбегание
галактик. Возраст метагалактики. Космологический горизонт. Масштабы вселенной.
Вселенная
– это весь существующий материальный мир, безграничный во времени и пространстве
и бесконечно разнообразный по формам, которые принимает материя в процессе
своего развития. Часть вселенной, охваченная астрономическими наблюдениями,
называется Метагалактикой, или нашей вселенной. Размеры
метагалактики очень велики: радиус космологического горизонта составляет
15-20 млрд., световых лет. В метагалактике пространство заполнено чрезвычайно
разреженным межгалактическим газом и пронизывается межгалактическими лучами. В
нем существуют гравитационные и электромагнитные поля и т.д. Расстояние между
нашей галактикой и другими галактиками непрерывно увеличивается, происходит
взаимное удаление всех галактик (спиральные, эллиптические, неправильные). Сама
метагалактика нестационарна. Возраст метагалактики 1,5*1010
лет. Закон Хабла: чем дальше от нас галактики, тем с большей скоростью они
удаляются.
Строение и эволюция вселенной изучается космологией.
Космология – один из трех разделов естествознания, которые по своему существу
всегда находятся на стыке наук. Космология использует достижения и методы
физики, математики, философии. Предмет космологии – весь окружающий нас
мегамир, вся “большая вселенная”, и задача ее состоит в описании наиболее общих
свойств, строения и эволюции вселенной. Выводы космологии имеют больше
мировоззренческое значение.
|