Kâinatnıñ birinci saniyesini iç bir kamera yazıp almadı. Amma o vaqıt aqqındaki añlatmanı teşkere bilemiz: parçacıqlar fizikası sıcaq maddeniñ soñraki kâinatta nasıl izler qaldıracağını esaplay. Standart sıcaq modelde erken kâinat parçacıqlar ve şavlelenüvnen tolu sıq bir muhit edi. Keñeygen sayın suvudı; maddeniñ terkibi ve reaktsiyalarnıñ sürati de deñişti.

Mında faydalı şey — pek ince tarihlar cedveli degil, sebepler zinciri. Proton, geliy çekirdegi ve neytral atom ayrı qurulışlardır; olar bir vaqıtta peyda olmadı. Eñ erken faraziyeler de ilk saniyelerni yengil elementlerniñ bolluğınen bağlağan fizika qadar sağlam teşkerilmegen. Particle Data Group: ilk nukleosintez neni teşkere, §24.1–24.2.

Sıcaqlıq toqquşuvlarğa terkibni deñiştirmege imkân bere

Adetiy gaz qızğanda parçacıqları daa quvetli areket ete. Erken kâinatnıñ pek sıcaq muhitinde toqquşuvlar, yeterli enerji olğanda, parçacıq–antiparçacıq çiftlerini de doğura bile edi. Ters süreçler de bar edi. Bu, azır atomlarnıñ sadece etrafqa dağıluvı degil edi.

Temperatura energiyanıñ hususiy miqyasını belgiley. Temperatura tüşkende ağır çiftlerni doğurmaq daa az semereli ola ve muhitniñ terkibi deñişe. Mında «enerji parçacıqlarğa çevrile» degen söz enerji ve başqa kerekli miqdarlarnı saqlağan fizik süreçlerni qısqa añlata; sebepsiz madde peyda oluvını bildirmey. PDG: istilik muhiti ve şavlelenüv terkibi, §22.3.1–22.3.2.

Suvumaq içün kâinatnıñ tışında suvuq bir oda kerek degil. Keñeyüv serbest ketken şavlelenüvniñ energiyasını eksilte; parçacıqlarnıñ tesirleşüvi energiyanı yañıdan taqsim ete. İstilik tasvirinde angi parçacıq çeşitleri daa ortaq muvazenetni saqlağanını bilmek kerek.

Proton ve neytronlar birinci saniyeden evel peyda oldı

Pek yüksek temperaturada kvark ve glüonlar ayrı proton ve neytronlarnıñ içinde qapalı degil edi. Kvarklar — bu parçacıqlarnıñ terkibiy qısımları, glüonlar ise küçlü tesirleşüvni taşıy. Kvark ve glüonlar ayrı adronlarnıñ içinde qapalı olmağan alğa kvark-glüon plazması deyler.

Kâinat muhiti suvuğanda küçlü tesirleşüv kvarklarnı proton ve neytronlar kibi mürekkep parçacıqlarğa bağladı. Standart istilik tarihinde bu mikrosaniyeler — saniyeniñ milliondan bir payları — miqyasında oldı. Bu taqribiy devir, birden olğan umumkâinat deñişmesinin tam tarihi degil. CERN: kvark-glüon plazması ve suvuma.

Kollayderlerde bu madde alınıñ pek kiçik, qısqa ömürli tamçılarını ögreneler. Bu, yüksek temperaturada küçlü tesirleşüvni teşkere; kollayder bütün erken kâinatnı yaratmay ve onıñ keçmişini fotoğa almay. Kosmologik tiklev içün keñeyüv modeli de kerek. Laboratoriya neticesi özü kvark-adron keçişiniñ tefsilâtlı vaqıt cedvelini belgileyecek tanılğan kâinat qalıntısını bermey. PDG: teşkerilgen tiklevniñ sıñırı, §24.6.

Şemada süreçler suvuma sırasınen berilgen. Kartlarnıñ bir ölçüde olması devirlerniñ bir müddet sürgenini bildirmey.

Sıcaq tarihte üç tayanç

  1. Mikrosaniye miqyası

    Kvarklar → mürekkep parçacıqlar

    Suvuma kvarklarnıñ proton ve neytronlarğa bağlanmasına imkân bere.

    Teşkerüv: laboratoriya mikrofizikası + kosmologik model. Bu devirdiñ aynılaştırılğan kâinat qalıntısı degil.

  2. Birinci saniye civarı

    Reaktsiyalar yetişmey

    Zayıf çevrilmeler evelki muvazenetni saqlap olamay; neytrinolar yavaş-yavaş ayırıla.

    Teşkerüv: reaktsiya ve keñeyüv süratleriniñ soñraki yengil element miqdarlarına tesiri.

  3. İlk daqiqalar

    Yengil çekirdekler peyda ola

    Soñraki çekirdek terkibi evelki şartlar aqqında malümat saqlay. Neytral atomlar daa yoq.

    Teşkerüv: esaplanğan ilk bolluqlarnı közlemlernen teñeşterüv; litiy meselesi daa bar.

Standart sıcaq modelniñ şematik tayançları; fotoresim de, muntazam vaqıt oqu da degil. Vaqıtlar taqribiy, süreçler yavaş-yavaş keçe. Noqtalar parçacıq sayısı, ölçüsi ya da aqiqiy yolu degil. Kollayder neticeleri ve kâinat qalıntıları ayrı türlü delil bere.

Birinci saniye civarında reaktsiyalar yetişmey başladı

Sıq toqquşuv ve çevrilmeler parçacıqlar terkibini temperaturanen uyğunlaştırmağa imkân bere. Amma keñeyüv şartlarnı deñiştire. Kerekli tesirleşüvler bu deñişme süratinen teñeştergende pek seyrekleşse, evelki muvazenet saqlanıp olamay.

Taqriben bir saniye civarında, 1 MeV tertibindeki temperaturada — taqriben on milliard kelvinde — neytron ve protonlarnı bir-birine çevirgen zayıf reaktsiyalar olarnıñ muvazenet nisbetini saqlap olamay başlay. Buña reaktsiyalarnıñ donuvı deyler, amma muhit daa inanılmaz derecede sıcaq qala. Serbest neytronlar dağıla bilgeni içün yengil çekirdekler peyda olğance azıraq neytron qala. PDG: reaktsiyalar ve keñeyüv yarışması, §24.2.

İstilik tarihiniñ bu bölgesinde neytrinolar plazmanıñ başqa qısımlarınen energiyanı semereli deñiştirmekten yavaş-yavaş toqtay. Bu — neytrinolarnıñ ayırıluvı, olarnıñ yoq oluvı degil. Bu ayırıluv ve neytron–proton nisbetiniñ donuvı zayıf tesirleşüvnen bağlı, amma birden olğan bir vaqia degil. PDG: neytrinolar ve muvazenet, §22.3.3.

Dal · Faydalı nisbetİhtiyariy · atlap keçmek mümkün

Eki kere suvuq — eki kere soñ degil

Şavlelenüv üstünden kelgen, keñeyüvi adiabatik olğan ve istilik parçacıqlarınıñ tesirli terkibi deñişmegen ögretici bir aralıqnı alayıq. Miqyas çarpanı a kâinat mesafeleriniñ deñişmesini tasvirley. Bu yaqunlaşmada:

a ∝ (t)^(1/2), T ∝ (a)^( − 1).

Demek, t ∝ (T)^( − 2). Temperatura energiyaları k_(B)T_(1) = 10 MeV ve k_(B)T_(2) = 5 MeV olğan eki faraziy al içün:

(t_(2))/(t_(1)) = (((T_(1))/(T_(2))))^(2) = 4.

t — modelniñ kosmik vaqtı, T — temperatura, k_(B) — Boltsman sabitesi. MeV mında vaqıtnı degil, k_(B)T energiyasını ölçey. Nisbet ölçüsizdir; temperaturalar bir olsa, netice bir ola.

Bu sade bağlılıqnı madde terkibiniñ bütün deñişmelerinden keçirip uzatma. Parçacıq çeşitleri istilik muhitinden çıqqanda ya da enerji deñişüvi deñişkende tüzeltmeler kerek. PDG: şavlelenüv çözümü, 22.18; temperatura saatı, 22.43–22.44.

Biz yazuvnı baqmaymız, izlerni teşkeremiz

İlk daqiqalarda çekirdek reaktsiyaları yengil çekirdeklerni doğurdı. Olarnıñ esaplanğan bolluğı evelki keñeyüv süratine ve muhitteki parçacıqlarğa bağlı. Bu sebepten ilk element bolluqlarınen teñeşterüv birinci saniyelerniñ fizikasını teşkere. Muvafaqiyet büyük, amma kusursız degil: litiy teoriya ve közlemlerniñ teñeşterilmesinde ayrı bir mesele olaraq qala. Neytral atomlar pek soñ peyda oldı; çekirdek daa elektron qabığı olğan atom degil. O soñraki devir içün PDG: soñki saçılma, §22.4.1. PDG: nukleosintez közden keçirüvi.

Dal · Bilginiñ sıñırlarıİhtiyariy · atlap keçmek mümkün

Tiklev qayda açıq suallerge kelip tirele

İnflâtsiya — sıcaq devirniñ başlanğıç şartlarını añlatmaq içün pek erken tezleşken keñeyüv devrini teklif etken faraziye. Çeşit inflâtsiya modelleri bar. Bu, bir modelge tam ve tasdıqlanğan tarih bermek ya da sıfırıncı saniyegece er şeyni bilemiz demek içün esas degil. PDG: inflâtsiya faraziyesi ve sebepleri, §23.1.

Başqa bir sual — çoq parçacıq ve antiparçacıq bir-birini yoq etken soñ niçün az bir madde artığı qaldı? Közlengen madde üstünligini asimmetriya doğurğan mehanizmnen añlatmaq kerek; «annigilâtsiya» sözü bu mehanizmni bermey. CERN: madde–antimadde asimmetriyası meselesi.

Bu boşluqlar sıcaq muhitniñ teşkerilgen hususiyetlerini red etmey. Olar erken tarihnıñ ayrı qısımlarına niçün ayrı işanç belgileri kerek olğanını köstere.

İlk saniyeler — suvuma ve parçacıqlarnıñ imkânları deñişmesi tarihidir: kvarklar mürekkep parçacıqlarnı doğura, bazı reaktsiyalar keñeyüvge yetişmey qala, soñraki çekirdek süreçleri ise bu şartlarnıñ izlerini saqlay. Parçacıq, çekirdek ve atomnı ayırmaq içün atomnıñ qurulışına qaytmaq mümkün.