/// HLEDÁM PRO TENTO WEB SPOLUPRACOVNÍKY (přispěvatele, recenzenty, programátory) /// NEJEDNÁ SE O KOMERČNÍ WEB (nečekejte horentní honoráře) /// VÍCE INFO - KLIKNĚTE

www.geneze.info

VÝVOJ VESMÍRU

předchozí část: VZNIK VESMÍRU

ČASUDÁLOST
čas 0 singularita
od tohoto počátku budu dále počítat intervaly ve vývoji vesmíru. Je-li uvedeno v textu 1 sekunda, je tím myšleno jedna sekunda po "velkém třesku", jedna sekunda uplynuvší od singularity; pro příklad: řekněme, že stáří vesmíru je 13,5 miliardy let, tedy 1 sekunda zde v tabulce pak znamená dobu před třinácti miliardami 499999 milióny let, 364 dny, 23 hodinami, 59 minutami a 59 sekundami...
10-43 s tzv. Planckův čas
teplota klesla pod určitou kritickou mez a nastal první seskok falešného vakua do, pro něj "přijatelné", energeticky nižší fáze. Teplota dosahovala 1032 K, průměrná energie částic 1028 eV a hustota energie vakua řádově 1080 kg m-3. SUSY se rozštěpila - gravitace se oddělila od zbývajících interakcí (GUT) a vesmír se začal rozpínat v prostoru, nejprve zvolna - úměrně druhé odmocnině z uplynulého času
10-35 s fázový přechod falešného vakua, díky kterému se uvolnilo obrovské množství energie a v důsledku toho se urychlilo rozpínání vesmíru. Tento fázový přechod se nazývá inflace (A.Guth). Teplota dosahovala hodnot 1027 K a střední energie částic 1014 eV. Během inflace se veškeré vzdálenosti zvětšily nejméně 1030krát ! GUT se rozpadá - odděluje se elektroslabá interakce od silné jaderné interakce.
Tvorba baryonů a antibaryonů, kdy připadal jeden baryon navíc na každou miliardu baryonů a antibaryonů. Anihilací baryonů s antibaryony vznikalo elektromagnetické záření (fotony), které je dodnes detekováno jako reliktní záření
10-33 s zpomalení rozpínání vesmíru, nejprve úměrné 2/3. mocnině uplynulého času a později druhé odmocnině uplynulého času. Porušení symetrie v počtu částic a antičástic (viz předchozí bod) vedlo k rozpadnutí interakce GUT na silnou jadernou (která je paradoxně silou odpudivou) a elektroslabou interakci. Homogenní směs kvarků, leptonů a fotonů chladne; teplota je nižší než 1027 K a průměrná energie částic je nižší než 1014 eV.
10-10 s průměrná energie částic poklesla na 100 GeV a teplota na 1015 K. Narušuje se symetrie elektroslabé interakce, která se rozpadá na interakci elektromagnetickou a slabou jadernou sílu. Tato etapa vývoje vesmíru již má experimentální podklady z pozemských laboratoří a lze tedy fyzikální stav vesmíru ověřovat v praxi
od 10-10 do 10-4 s tzv. "hadronová éra"
vesmír je složen z kvarků, elektronů, pozitronů, neutrin, fotonů, gluonů a gravitonů. Silná jaderná interakce se stává silou přitažlivou a z kvarků se začaly vytvářet hadrony. Na sklonku této epochy poklesla průměrná teplota částic na 1012 K a energie na 0,1 GeV, střední hustota vesmíru se pohybuje na úrovni hustoty neutronových hvězd, tedy cca 1017 kg m-3
od 10-4 do 0,1 s větší část hadronů se přeměňuje na nukleony, tj. protony a neutrony, přičemž počet protonů bude zhruba dvojnásobný a současně existuje na asi jeden proton nebo neutron na každou miliardu fotonů, elektronů či neutrin
Leptony však stále zůstávají dominantní složkou vesmíru; teplota vesmíru je nižší než 1011 K, což je teplota mnohem vyšší než prahová teplota elektronů a pozitronů z čehož vyplývá, že tyto částice a také fotony i neutrina se chovají jako různé druhy záření
vesmír se rychle rozpíná a ochlazuje
0,1 s průměrná hustota vesmírné hmoty poklesne na 3x107 kg m-3 a vesmír se stává průhledným pro neutrina a antineutrina a stávají se tzv. neutrinovým pozadím; teplota vesmíru = 30 mld. K; stále převažují elektrony, pozitrony, neutrina, antineutrina a fotony; rychlost rozpínání klesla úměrně čtverci teploty (charakteristická doba expanze se prodloužila na 0,2 s)
z malého počtu nukleonů stále ještě nevznikají atomová jádra, ale se snižující se teplotou se těžší neutrony snadněji přeměňují v lehčí protony než naopak; z celkového počtu nukleonů je asi 38% neutronů a 62% protonů
od 10-4 do 10 s tzv. "leptonová éra"
leptony jsou v tomto období nejrychleji se pohybujícími částicemi (elektron a pozitron). Teplota dosahovala 5-10 mld. K, průměrná hustota částic dosahovala 104 kg m-3 a průměrná energie částic poklesla na 0,5 MeV, což je anihilační energie pozitronu, resp. elektronu; snížení hustoty energie a teploty vedlo k prodloužení střední volné dráhy neutrin a antineutrin natolik, že se začala chovat jako volné částice, které už nejsou v termodynamické rovnováze s elektrony, pozitrony a fotony; neutrina a antineutrina v tomto období přestávají hrát aktivní roli (s vyjímkou toho, že jsou jedním ze zdrojů gravitačního pole gravitačního pole vesmíru)
(později:) leptonové páry anihilují na fotony (záření gama) a to se stává dominující složkou vesmíru, ačkoli jeho střední energie klesá a současně se prodlužuje jeho vlnová délka; protony a neutrony se začaly slučovat na jádra deuteria, které dále interaguje s protony a vzniká tralphium nebo s neutrony pak vzniká tritium; při další reakci s nukleony vzniká jádro helia, které je nejstabilnější, kdežto tralphium i tritium či deuterium se rozpadá opět na nukleony; z celkového počtu nukleonů je asi 24% neutronů a 76% protonů
10 - 200 s teplota vesmíru je 3 mld. K; teplota je nižší než prahová teplota elektronů a pozitronů, tedy tyto částice začínají mizet a nejsou hlavní složkou vesmíru - energie uvolněná jejich anihilací zpomalila rychlost ochlazování vesmíru; z důvodu "mizení" elektronů a pozitronů také klesá hustota vesmíru; jádra deuteria se rozpadají okamžitě po svém vzniku rozpadají, takže nemohou vznikat těžší jádra; neutrony se stále přeměňují v protony, ale mnohem pomaleji než dříve; z celkového počtu nukleonů je asi 17% neutronů a 83% protonů
200 - 250 s jádra deuteria se udrží a ve vesmíru se ustaví v podstatě konečné zastoupení nuklidů lehkých prvků; teplota klesla pod 1 mld. K a hustota je ekvivalentní dnešní hustotě vody (1000 kg m-3); vesmír v tomto období obsahuje 87% protonů a 13% neutronů; elektrony a pozitrony většinou zmizely a hlavní složkou vesmíru jsou nyní fotony, neutrina a antineutrina; srážky neutronů a protonů s eletrkony, neutriny a jejich antičásticemi do jisté míry přestaly (viz výše), ale začíná se výrazně uplatňovat rozpad volných neutronů - každých 100s se 10% zbývajících neutronů rozpadne v protony; převážná většina protonů jsou fakticky jádry vodíku a ostatní se sloučí s neutrony za vzniku helia, jehož zastoupení v této vesmírné směsi činí asi 25%; naprosto nepatrné je zastoupení jader deuteria a lithia; kromě toho je též zastoupen jistý počet zbylých volných elektronů, které vyrovnávají celkový elektrický náboj vesmíru na nulu, protože jinak by v rozporu s pozorováním v současné dynamice vesmíru dominovala elektromagnetická interakce
250 - 2100 s končí syntéza lehkých nuklidů, protože teplota i hustota vesmíru je již příliš nízká na to, aby se další volné nukleony mohly slučovat; teplota = 300 mil. K; volné neutrony se začaly samovolně rozpadat (poločas rozpadu činí 15 minut) na protony, elektrony a antineutrina; všechny elektrony a pozitrony anihilovaly až na malé množství elektronů, potřebných k vykompenzování náboje protonů; energie uvolněná touto anihilací způsobila, že teplota fotonů natrvalo vzrostla na teplotu asi o 40% vyšší než je teplota neutrin; na každý volný nebo vázaný proton připadá jeden elektron, ale vesmír je stále ještě příliš horký na to, aby mohly vzniknout stabilní atomy
od 10 s do 300 tisíc let tzv. "éra záření"
vesmír byl neprůhledný pro elektromagnetické záření - fotony se rozptylovaly na zbylých volných elektronech
od 300 tisíc let po současnost tzv. "éra látky"
v důsledku rozpínání vesmíru se teplota látky natolik ochladí, že se volné elektrony mohou sloučit s kladně nabitými atomovými jádry, čímž vznikají první neutrální atomy, které pohlcují a rozptylují záření podstatně méně než volné elektrony a vesmír se stává pro záření průhledným. Od této doby se látka vesmíru začala vyvíjet odděleně od elektromagnetického záření, neboť ke srážkám částic s fotony téměř přestalo docházet
1 miliarda let průměrná teplota vesmírné hmoty poklesla na 100 K; v tomto období se začínají vytvářet první galaxie
3 miliardy let vzniká naše Galaxie - Mléčná dráha; hustota poklesla na současnou hodnotu, tedy nižší než 10-24 kg m-3
9 miliard let vzniká Sluneční soustava, tzn. že cca před pěti miliardami let vznikla také naše planeta Země
13,7 miliard let současnost
následující část: VÝVOJ HVĚZD

WebArchiv - archiv českého webu
Valid XHTML 1.0 Strict
Valid CSS!
na Vaše připomínky čeká autor webu: Martin Hrábek (email)