БИГ БЕНГ: РАСПАД СИЛ В ДРЕВНЕМ ВСЕЛЕННОЙ
Основной акцент в обсуждении теории Большого взрыва сосредоточен на том, как быстро и значительно изменялся облик Вселенной в её ранние моменты существования. Вселенная существует уже около 13,77 миллиарда лет, и в тот критический момент, когда ей было всего несколько секунд, она представляла собой совершенно непохожий на современный мир хаос.
Четыре основных силы природы сегодня хорошо известны: гравитация, электромагнетизм, сильное ядерное взаимодействие и слабое ядерное взаимодействие. На высоких энергиях эти силы начинают объединяться. В наших крупнейших коллайдерах частиц мы можем временно воспроизвести условия ранней Вселенной. При достаточно высоких энергиях электромагнетизм и слабое взаимодействие сливаются в то, что называют электрослабой силой.
Эта новая сила не является просто комбинацией двух других. Фотон исчезает, как и частицы, отвечающие за слабое взаимодействие, и вместо них возникают новые частицы, которые несут эту новую силу. На более низких энергиях, таких как те, что существуют в нашем повседневном мире, эти силы распадаются на две знакомые нам.
На ещё более высоких энергиях, хотя это и не доказано, существует сильная вероятность, что сильное ядерное взаимодействие также присоединится к этому объединению. Для объяснения такого слияния трёх сил разработан целый класс теорий, называемых теориями великого объединения (GUTs).
На самом конце иерархии, на самых высоких энергиях, куда даже коллайдер, который охватывает орбиту Юпитера, не сможет добраться, мы полагаем, что гравитация также объединяется, соединяя все четыре силы в одно целое. Теории, описывающие это состояние Вселенной, называются теориями всего, среди которых есть лишь грубые наброски кандидатов, которые могут быть жизнеспособными, например, теория струн.
Странность первых моментов существования Вселенной трудно переоценить. Все известные силы исчезли. Исчезли и все частицы: ни электронов, ни кварков, ни нейтрино, ни темной материи, ни фотонов, ни глюонов.
Существовало нечто иное. Мы еще не знаем, что это нечто, но это по многим параметрам было чистым состоянием — сущностью, пронизывающей всю реальность, находящейся в состоянии равновесия и однородности.
Однако такое состояние не могло длиться вечно. По мере того как Вселенная продолжала расширяться и остывать, это симметричное равновесие было разрушено. Это не было простым и аккуратным разрывом – это была одна из самых бурных эпох в истории Вселенной, завершившаяся менее чем за малую долю секунды.
Мы имеем лишь смутное представление о том, что могло произойти в эти неспокойные времена. Материя и антиматерия начали незаметно изменять баланс, и материя вышла на первое место в лишь немногих секундах. Появились электроны, нейтрино и темная материя. Возможно, в космосе образовались крошечные черные дыры. А когда последние силы распались, поля, квантовые объекты, заполняющие всё пространство и время, могли активироваться, приводит к стремительному расширению всей Вселенной.
Когда инфляция завершилась, Вселенная оказалась бесформенной, холодной и пустой. Однако, по мере того, как полярное поле, поддерживающее инфляцию, исчезало, оно заполнило Вселенную материей и радиацией, сохранившимися до наших дней. В тех ранних огнях сформировались первые протоны и нейтроны из горячей, плотной плазмы, и уже через несколько минут они объединились, создав первые легкие элементы.
Это был превращающий, хаотичный период, который заложил основы для последующих миллиардов лет эволюции.
Продолжение следует…
