---

<< 11.2 Goryachaya Vselennaya | Oglavlenie | 11.4 Reliktovoe izluchenie >>

Razdely

• 11.3.1 Ogranicheniya na chislo sortov neitrino iz pervichnogo nukleosinteza

---

11.3 Pervichnyi nukleosintez ("pervye tri minuty")

Pri temperautrah  MeV yadra sushestvovat' ne mogli, t.k. oni effektivno razrushalis' pri stolknoveniyah s fotonami, elektronami i pozitronami. Imelis' lish' protony i neitrony. Po mere rasshireniya Vselennoi i snizheniya temperatury ( ) koncentraciya neitronov snizhalas' v sootvetstvii s raspredeleniem Bol'cmana v ravnovesnom gaze:

gde raznost' mass pokoya neitrona i protona  MeV. Ravnovesie podderzhivalos' reakciyami slabogo vzaimodeistviya. Esli by termodinamicheskoe ravnovesie podderzhivalos' po mere ostyvaniya i dal'she, to ochevidno, koncentraciya neitronov eksponencial'no stremilas' by k nulyu, i ni o kakom nukleosinteze ne bylo by i rechi. Odnako ostyvanie privodit k narusheniyu ravnovesiya pri takoi temperature (  MeV), chto otnoshenie koncentracii protonov i neitronov "zastyvaet" (angl. "freeze") na znachenii 0.19. Neitrony soedinyayutsya s protonami s obrazovaniem yader deiteriya , a energii i koncentracii fotonov uzhe ne hvataet dlya razrusheniya obrazovavshihsya yader deiteriya. Proishodit nakoplenie yader i idut dal'neishie reakcii:

Dal'she reakcii ne idut, t.k. v prirode net ustoichivyh himicheskih elementov s atomnym nomerom 5, a koncentraciya yader He eshe slishkom nizka, chtoby mogli effektivno idti reakcii , . Epoha pervichnogo nukleosinteza zavershaetsya k momentu  s. Vazhneishii parametr raschetov otnositel'nogo soderzhaniya pervichnyh elementov udel'naya entropiya na 1 barion , kotoraya ne menyaetsya v hode rasshireniya. Eta velichina takzhe mozhet byt' vyrazhena v terminah plotnosti barionov . Takim obrazom, him. sostav dozvezdnogo veshestva (po chislu atomov) predskazyvaetsya: (75%), (25%), , , . Eti cifry horosho soglasuyutsya s noveishimi opredeleniyami himsostava veshestva na bol'shih krasnyh smesheniyah po liniyam v spektrah kvazarov (sm. Ris. 11.1).

Zamechatel'no, chto nablyudeniya pervichnogo himsostava (osobenno pervichnogo deiteriya po UF-linii  A, t.k. on naibolee chuvstvitelen k potnosti: chem bol'she plotnost', tem bystree deiterii vstupaet v dal'neishie reakcii i tem samym tem men'she ego otnositel'noe soderzhanie; v zvezdah deiterii bystro prevrashaetsya v bolee tyazhelye elementy) nalagayut nezavisimye ogranicheniya na plotnost' barionnogo veshestva vo Vselennoi:

(dazhe s uchetom neopredelennosti v sovremennom znachenii postoyannoi Habbla). Nablyudeniya svetyashegosya veshestva v galaktikah daet ocenku . Otsyuda sleduet vazhnyi vyvod: vo Vselennoi dolzhno sushestvovat' nevidimoe barionnoe veshestvo, massa kotorogo v desyatki raz prevyshaet massu svetyashegosya (t.e. ispuskayushego svet) veshestva. Iz nezavisimyh soobrazhenii (rost vozmushenii, formirovanie krupnomasshtabnoi struktury Vselennoi) delayut vyvod o neobhodimosti prisutstviya eshe i nebarionnoi skrytoi massy. Nezavisimye svidetel'stva sushestvovaniya znachitel'noi doli nebarionnoi skrytoi massy ( ) sleduyut iz nablyudeniya krivyh vrasheniya spiral'nyh galaktik, rentgenovskogo izlucheniya gaza v skopleniyah galaktik, gravitacionnogo linzirovaniya na skopleniyah galaktik, iz analiza dinamiki galaktik v gruppah i skopleniyah i dr.

11.3.1 Ogranicheniya na chislo sortov neitrino iz pervichnogo nukleosinteza

Na radiacionno-dominirovannoi stadii svyaz' temperatury pervichnogo veshestva s vremenem ot nachala rasshireniya sleduet iz formuly dlya zavisimosti plotnosti vsei materii ot vremeni:

gde - bezrazmernaya velichina, harakterizuyushaya otnoshenie plotnosti chisla vseh chastic k plotnosti chisla fotonov (tak, ravnovesnym sootvetstvuet ). Sledovatel'no, ravnovesnaya temperatura budet zaviset' ne tol'ko ot vremeni, no i ot chisla sortov chastic, podderzhivayushih ravnovesie. Togda i temperatura "zakalki" sootnosheniya neitronov i protonov (sm. vyshe, razdel 11.3), opredelyayushaya kolichestvennoe soderzhanie pervichnyh legkih elementov, budet zaviset' ot : . Cledovatel'no, iz analiza pervichnogo himsosatva mozhno vyvesti ogranicheniya na chislo sortov slabo vzaimodeistvuyushih chastic. Etot metod vpervye byl predlozhen sovetskim astrofizikom V.F.Shvarcmanom v 1969 g. V 1967 g. eto ogranichenie sostavlyalo , v 1000 raz luchshe togdashnego ogranicheniya iz eksperimentov po fizike elementarnyh chastic. K 1999 g. iz eksperimental'no opredelennogo znacheniya pervichnogo geliya polucheny sleduyushie ogranicheniya na chislo sortov legkih neitrino: , verhnii 3- predel , chto polnost'yu sootvetstvuet noveishim rezul'tatam, poluchennym na uskoritele LEP (CERN): .

Soglasno sovremennoi teorii elementarnyh chastic, neitrino mogut imet' massu pokoya. Noveishie dannye (1998) s neitrinnogo detektora Superkamiokande (Yaponiya) svidetel'stvuyut ob atmosfernyh oscillyaciyah razlichnyh sortov neitrino, chto mozhet byt' tol'ko pri nenulevoi masse pokoya. Izmerennoe znachenie kvadrata raznicy mass eV. Lyubopytno, chto uzhe pri masse pokoya eV vklad neitrino v polnuyu plotnost' vo Vselennoi okazyvaetsya sopostavim s vkladom barionov svetyashegosya veshestva v zvezdah!

---

<< 11.2 Goryachaya Vselennaya | Oglavlenie | 11.4 Reliktovoe izluchenie >>

Publikacii s klyuchevymi slovami: zvezdy - Mezhzvezdnaya sreda - Kosmologiya - teoreticheskaya astrofizika - astrofizika Publikacii so slovami: zvezdy - Mezhzvezdnaya sreda - Kosmologiya - teoreticheskaya astrofizika - astrofizika
Sm. takzhe: Chernaya dyra razrushaet zvezdu: animaciya Zvezdy, pyl' i tumannost' v NGC 6559 25 samyh yarkih zvezd na nochnom nebe Animaciya: chernaya dyra razrushaet zvezdu Razlozhenie dalekogo sveta Sravnenie razmerov zvezd Samaya dalekaya iz vseh izvestnyh zvezd? Vse publikacii na tu zhe temu >>