Чарльз Флауэрс - 10 ЗАПОВЕДЕЙ НЕСТАБИЛЬНОСТИ. ЗАМЕЧАТЕЛЬНЫЕ ИДЕИ XX ВЕКА

Сингулярность закончилась через 10~ 43 секунды после сотворения мира, в результате чего образовалась очень небольшая величиной с протон или достаточно большая размером с острие иголки, т. е. около 0,1 мм, сфера. Главное в том, что в период Планка все вещество нашего мира, образующее чуть ли не 50 миллиардов галактик (расположенных в наблюдаемой нами области размером порядка 13 миллиардов световых лет), было сжато и сконцентрировано в исключительно малом объеме. Космическое яйцо формировалось в мутном бульоне, где еще не существовало даже атомов, а «болтались» только субатомные элементарные частицы,типа электронов и нейтрино. Для образования знакомых нам атомов должно было произойти разделение четырех упомянутых фундаментальных физических взаимодействий, а к концу эпохи Планка из них выделилась только гравитация (остальные три оставались слитыми в единое целое).

К концу эпохи Планка (примерно 10~36 секунды) начался этап расширения Вселенной, который физики иногда называют просто раздуванием в продолжение упомянутой аналогии с надувным детским шариком. В соответствии с идеями, внесенными в теорию Большого взрыва специалистом по элементарным частицам Аланом Гутом в 1980 г., миллиарды частиц начали разлетаться из космического яйца практически одинаково по всем направлениям. Мы не знаем, что стало причиной этого события (возможно, какие-то ничтожные изменения в энергии состояния), но за какие-то доли секунды Вселенная чудовищно разбухла, высвободив фантастическое количество энергии, которая стала стремительно превращаться в материю, т. е. создавать то, что мы сегодня называем веществом и можем видеть или регистрировать своими приборами. Одновременно распалась связь между тремя оставшимися фундаментальными взаимодействиями, в результате чего так называемые сильные (ядерные) взаимодействия начали создавать атомарные структуры, электромагнитные взаимодействия – более сложные (молекулярные) структуры из этих атомов, а так называемые слабые взаимодействия стали регулировать некоторые процессы радиоактивного распада. На сегодня теория Гута наилучшим образом описывает расширение, приводящее к возникновению относительно однородной Вселенной с достаточно равномерным распределением галактик и температурных полей. В соответствии с этой теорией, все образовавшееся за эпоху Планка вещество почти мгновенно заполнило весь возникший объем, вследствие чего в целом мир остался однородным, т. е. сохранил некие средние значения температуры и плотности (если так можно назвать степень заполнения мира галактиками). Говоря упрощенно, однородность Вселенной является следствием того, что все вещество мира возникло действительно одновременно и в одной точке.

Расширение Вселенной продолжалось всего 10~33 секунды, а уже к концу первой секунды после Большого взрыва почти все вещество перешло в форму адронов (тяжелых субатомных частиц), образуемых кварками. Температура при этом понизилась от бесконечности примерно до 3 триллионов градусов по шкале Кельвина и это позволило кваркам начать объединение друг с другом и формировать нейтроны и протоны, что было невозможно при более высоких энергиях. Некоторые комбинации кварков оказались слишком сложными, не смогли «выжить» и исчезли в результате распада. По мере остывания Вселенной в ней начали происходить и другие, более медленные процессы развития, например образование лептонов, вследствие чего этот этап развития называют лептонной эпохой.

На этом этапе температура снизилась примерно до 10 миллиардов градусов по шкале Кельвина, что позволило возникнуть следующему поколению элементарных частиц, так называемым лептонам, к которым относятся легкие атомные частицы (электрон, нейтрино, мюоны и их античастицы), вследствие чего примерно через 60 секунд после Большого взрыва началась эпоха синтеза ядер, продолжавшаяся около 2 минут. После этого температура понизилась примерно до 1 миллиарда градусов, а средние энергия и плотность стали подобны тем, которые мы можем наблюдать сейчас внутри молодых звезд, где идет непрерывный синтез атомов гелия при одной из важнейших термоядерных реакций. Известно, что этот процесс имеет три стадии: 1) нейтрон захватывает протон, образуя ядро дейтерия; 2) дейтерий превращается в тритий после захвата следующего протона; 3) тритий соединяется с дополнительным протоном, образуя устойчивое ядро гелия из двух нейтронов и двух протонов. Неудивительно, что за эту эпоху было создано огромное количество ядер атомов гелия и лишь очень небольшое число стабильных ядер дейтерия и лития. Это обстоятельство имеет особое значение, поскольку относительное содержание трех указанных типов атомов характерно для этапа образования элементов и останется неизменным в течение всего дальнейшего расширения Вселенной (от 12 до 20 миллиардов лет).