Рубрика: Ֆիզիկա

Տիեզերքի ծնունդը և զարգացումը… Հետազոտական աշխատանք…

ՏԻԵԶԵՐՔԻ ԾՆՈՒՆԴՆ ՈՒ ԶԱՐԳԱՑՈՒՄԸ 

Տիեզերք… Հենց միայն այդ բառը առաջացնում է մի քանի զգացմունք միաժամանակ՝ խորհրդավորություն, կախարդանք, անհասանելի մի բան… Զգացմունքները տարբեր են, սակայն յուրաքանչյուր զգացմունք ստիպում է ցանկանալ ուսումնասիրել այն: Տիեզերքը կարելի է ուսումնասիրել հավերժ… Կարդալ, գրել, պարզաբանել, գտնել նոր աղբյուրներ, խորանալ ու խորտակվել: Այսօր մենք հենց այդպիսի մի բան ենք անելու՝ խորտակվելու ենք իր մեջ: Սկսեցինք… Մեր ժամանակներում գործող այսպես կոչված կոսմոլոգիական մոդելը, որը կոչված է պատասխանելու տիեզերքի կառուցվածքին և էվոլյուցիային վերաբերվող մշտառկախ հարցերին հիմնվում է Ա. Այնշտայնի ստեղծած հարաբերականության ընդհանուր տեսության (ՀԸՏ) վրա: Այդ մոդելը կառուցված է կանխադրույթների վրա, համաձայն որոնց՝ տիեզերքն առաջացել է Մեծ պայթյունի արդյունքում՝ մոտ 13 մլրդ տարի առաջ: Ըստ այդ տեսության, մոտ 13 մլրդ տարի առաջ տիեզերքն իրենից ներկայացնում էր էներգիայի յուրահատուկ խտացում, որը կենտրոնացված էր շատ փոքր կետային տիրույթում: Այլ ֆիզիկական մեծություններ, մասնավորապես՝ ջերմաստիճան, ճնշում, էներգիայի խտություն և այլն, բնականաբար ենթադրելի էր, որ այդ կետում ունեին անվերջ մեծ արժեքներ: Նման իրավիճակը գիտության մեջ անվանում ն սինգուլյացիա-եզակիություն: Սակայն մեծ պայթյունի նկարագրման համար անհրաժեշտ է նաև ժամանակի որոշակի սկիզբ, որից հաշվարկվում է հետագա ընթացքը: 

Նմանատիպ սկիզբ ժամանակի առումով գիտության մեջ կա, և այն անվանում են Պլանկի ժամանակ: Այդպես է կոչվում ի պատիվ Մ. Պլանկի, որն առաջարկել է ֆիզիկական մեծությունների ինքնատիպ համակցություն՝ կազմված Պլանկի հաստա­տու­նից (h), լույսի արագությունից (c) և գրավիտացիոն հաստատունից (G). 

Հաշվարկներից պարզվում է, որ Պլանկի ժամանակապահին (tpl) հենց նոր ծնված տիեզերքի չափերը փակ մոդուլում մի քանի միկրոմետրի կարգի էին: Այդ պահին նրա T ջերմաստիճանը 1032Կ էր, և դա այնքան բարձր արժեք էր, որի դեպքում ամբողջ աշխարհը բացարձակ համաչափ էր: Այսօր տիեզերքում գործող և մարդուն հայտնի բոլոր փոխազդեցությունները (թույլ, ուժեղ, էլեկտրամագնիսական և գրավիտացիոն) այդ պահին միավորված էին մի ընդհանուր ուժի կամ փոխազդեցության մեջ, և, որ հետաքրքիր է, դեռևս ոչ մի մասնիկ չուներ զանգված: Պատկերավոր ասած, այդ պահին տիեզերքն իրենից ներկայացնում էր իդեալական գազ, որը կազմված է անզանգված մասնիկներից, որոնց միջին էներգիան՝ E ≈ kT=1028 էՎ էր, և այն ջերմադինամիկական հավասարակշռության մեջ էր: 

Ենթադրվում է, որ Պլանկի ժամանակից քիչ անց տեղի է ունեցել հաստատված ընդհանուր համաչափության խախտումը, որի հետևանքով նախնական ուժից առանձնացվել է գրավիտացիոն փոխազդեցությունը: 

Երբ Մեծ պայթյունից անցել էր մոտ 10-36վ և հաստատված ջերմային էներգիան փոքրացել էր մինչև 1024էՎ ու տիեզերքը փակ մոդելում ուներ ընդամենը 10սմ շառավղով գնդի չափ, GUT համաչափությունն սկսեց խախտվել, և առաջացան նյութի առաջին մասնիկները: Ըստ էության, նյութական աշխարհը կազմող մյուս մասնիկներն անվանում են ֆերմիոններ: Ենթադրվում է, որ ծննդից անմիջապես հետո մասնիկները տրոհվեցին քվարկների, այսինքն՝ պրոտոնների և նեյրտոնների առաջացման համար անհրաժեշտ հումքի, և լեպտոնների՝ թույլ փոխազդեցության մասնիկների (նեյտրինո, էլեկտրոններ, մյուոններ և դրանց հակամասնիկներ): Տիեզերքի էվոլյուցիայի այս փուլում ուժեղ փոխազդեցությունն առանձացել է էլեկտրաթույլ փոխազդեցությունից: 

10-36-10-10վ ժամանակապահերին տիեզերքը կազմված էր անզանգված քվարկներից և լեպտոններից, ինչպես նաև ֆոտոններից, որոնք ծնվում են էլեկտրոնների և պոզիտրոնների ոչնչացումից (անիհիլյացիայից) և վարկածային այլ մասնիկներից, մասնավորապես՝ նեյտրալինոյից: Այդ  ընթացքում բոլոր մասնիկները, այդ թվում՝ նաև նեյտրինոն, իրար հետ լրիվ հավասարակշիռ վիճակում էին, ինչը նշանակում է, որ մասնիկների ծնունդը համակշռվում է նրանց ոչնչացմամբ: Այդ ժամանակներում տիեզերքը (ինչպես ներկայումս է) պարունակում էր ավելի շատ ֆոտոներ, քան քվարկներ: 

10-10վ հետո տիեզերքը սառեց մինչև 1015Կ ջերմաստիճան: Այդ ժամանակ սկսվեց ինքնակամ մի պրոցես, որի հետևանքով խախտվեց նաև տիեզերքի համաչափության մի տեսակ, որը միավորում է թույլ և էլեկտրամագնիսական փոխազդեցությունները: Դրանով հայտնի բոլոր չորս փոխազդեցությունները դարձան ինքնուրույն, իսկ անզանգված մասնիկները զանգվածավորվեցին: 

Ժամանակի t=10-6վ պահից, երբ միջին էներգիան՝ E=109էՎ, իսկ ջերմաստիճանը՝ T=1013Կ, տիեզերքի չափերը 1011կմ կարգի էին: Այդ ժամանակահատվածում քվարկներից կազմավորվեցին մեզոնները, իսկ այնուհետև՝ կայուն պրոտոնները և նեյտ­րոնները: Պրոտոնները և նեյտրոնները հաճախ անվանում են բարիոններ, իսկ նման մատերիան՝ բարիոնային: 

Մեծ պայթյունից 1վ. անց, իսկ դա համապատասխանում է T=1010Կ ջերմաս­տիճանին տիեզերքն ուներ 1014կմ գծային չափ, որը մոտ 10 լուսատարի է: Նման վիճակում նյութն ուներ 100.000գ/սմ3 խտություն, որի դեպքում նեյտրինոյի մասնակցու­թյամբ փոխազդեցությունները հազվադեպ են լինում և, որպես հետևանք, դրանք չեն կարող այլ մասնիկների հետ լինել ջերմադինամիկական հավասարակշռության մեջ: Եվս մի քանի վայրկյան անց միլիոն էՎ էներգիայից ցածր էներգիաների դեպքում դադարեցրեց էլեկտրոնների և պոզիտրոնների առաջացման պրոցեսը: 

Նախասկզբից 100վ անց, երբ T=109Կ, իսկ տիեզերքի չափերը արդեն հարյուրավոր լուսատարի էին, պրոտոններն ու նեյտրոննները սկսեցին միավորվել ջրածնի (H2) թեթև միջուկների, ինչպս նաև դեյտերիում, հելիում, լիթիում միջուկների տեսքով: Միայն նախասկզբից 300.000 տարի անց, երբ ջեմաստիճանը հասել էր 10.000Կ-ի, տիեզերքի տրամագիծը տասնյակ միլիոնավոր լուսատարի էր, այսինքն՝ 1020կմ: Այդ ժամանակ կազմավորված միջուկները շրջապատվեցին էլեկտրոննեով՝ առաջացնելով ջրածին և հելիում: Երբ տիեզերքի ջերմաստիճանը հասել էր  3000Կ, մոլեկուլների գրավիտացիոն ձգողությունը սկսեց գերազանցել ջերմային շարժման հետևանքով առաջացած վանողությունը, և սկզբնավորվեց մատերիայի առաջացման պրոցեսը՝ ի դեմս մեծամասշտաբ կառուցվածքների, որոնց հենքի վրա հարյուր միլիոնավոր տարիներ անց 100Կ ջրմաստիճանի դեպքում սկսեցին ձևավորվել աստղերն ու աստղային կուտակումները՝ գալակտիկաները: Առաջին աստղերն ըստ էության կազմված էին ջրածնից ու հելիումից, որոնք առաջացնում են տաք պլազմա, և որի կենտրոնում ջերմաստիճանն այնպիսին էր, որ հնարավոր էր ջերմամիջուկային ռեակցիայի ընթացք: Դրա հետևանքով էլ սկսեցին ձևավորվել մնացած քիմիական տարրերը: Երկաթից ծանր քիմիական տարրերը ծնվեցին գերնոր աստղերի պայթյունից: Պարզվում է, որ ինչքան մեծ է աստղի զանգվածը, այնքան քիչ է այն «ապրում»: Այդպիսի պայթյունների հետևանքով առաջանում են նոր, ավելի կոմպակտ տիեզերական մարմիններ, որոնց անվանում են նեյտրոնային աստղեր, սև խոռոչներ: Ինչպես ռումբի պայթյունից հետո, ծուխը, այնպես էլ ծանր աստղի պայթյունից հետո գազային ամպը, իր մեջ ունենալով ծանր աստղի պայթյունից առաջացած մնացորդներ, հսկայական արագությամբ տիեզերք է տեղափոխում քիմիական տարրեր: Հենց այդպիսի ճանապարհով էլ Արեգակն ու նրա ընտանիքի մոլորակները ստացան քիմիական տարրերի ողջ հավաքածուն:  

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход /  Изменить )

Google photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google. Выход /  Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход /  Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход /  Изменить )

Connecting to %s