Большой взрыв - это модель, описывающая рождения нашей Вселенной. Он произошёл 13.798 ± 0.037 миллиардов лет назад: из какого-то очень плотного и горячего состояния Вселенная начала стремительно расширяться. Об этом исходном состоянии Вселенной нам ещё очень мало известно, но все же кое-что учёные узнали. Поэтому в сегодняшней статье мы расскажем, что происходило в первые секунды после Большого взрыва...

Большой взрыв и "Планковская эпоха"

13.798 миллиардов лет назад вся масса, пространство и энергия была сконцентрирована в точку, размером в дециллион (10^33) раз меньше точки в конце этого предложения. Это была очень плотная и горячая точка, которая начала расширяться — это расширение и называют Большой взрыв.

В промежуток времени от 0 до 10^-43 секунд продолжалась "Планковская эпоха". В это время все фундаментальные взаимодействия были объединены в одно. В конце этой эпохи гравитация отделилась от остальных взаимодействий и когда возраст Вселенной перевалил 10^-35 секунд, то что осталось от остальных взаимодействий разделилось на электромагнитное, слабое и сильное ядерные взаимодействия.

Триллионная доля секунды от начала Большого взрыва
Всё это время не прекращались взаимодействие материи в виде субатомных частиц и излучения в виде фотонов. Сейчас, как и во время планковских эпохи, Вселенная — это кипящий бульон с кварками, глюонами, фотонами, лептонами, а также их античастицами и, конечно, бозонами, которые делали возможным взаимодействие между частицами. Что интересно, в настоящее время физики считают, что эти частицы являются элементарными, то есть они не имеют составных частей и, соответственно, являются неделимыми.


Некоторые учёные считают, что на ранних этапах эволюции Вселенной случился эпизод, который наделил Вселенную определённой асимметрией. То есть частиц материи оказалось чуть больше, чем частиц антиматерии. Это превосходство было очень малым — миллиард и одна частица материи на миллиард частиц антиматерии, но благодаря ему не всё вещество во Вселенной смогло аннигилировать. Это объясняет, почему в наша Вселенная сейчас практически полностью состоит из материи и не содержит больших скоплений антиматерии.

К этому времени Вселенная начала существенно остывать. Температура упала ниже триллиона Кельвинов и Вселенная расширилась до размеров нашей Солнечной системы.

Миллионная доля секунды от начала Большого взрыва

Вселенная ещё больше остыла, температура оказалась недостаточной для разделения объединяющихся кварков, поэтому нашли себе партнёров, образовав новый класс тяжёлых частиц — адроны. Началась "адронная эра". Переход от кварков к адронов привёл к появлению во Вселенной протонов и нейтронов.

С появления Вселенной прошла одна секунда

Размер Вселенной достиг нескольких световых лет. Температура всё ещё стремительно падает и сейчас составляет около миллиарда Кельвинов. Этой температуры было ещё достаточно для того, чтобы в ходе взаимодействий ещё образовывались электроны и позитроны. К счастью, соотношение электронов и позитронов тоже было миллиард и один электрон к миллиарду позитронов и их аннигиляция оставила Вселенную полную электронов.

От одной до ста секунд от рождения Вселенной

В последующие несколько секунд Вселенная ещё больше охлаждалась. Сейчас её температура составляет около ста миллионов Кельвинов. На этом этапе протоны стали объединяться с другими протонами, а также с нейтронами, образуя атомные ядра. Образовались ядра гелия — 10% от всех ядер во Вселенной, а также небольшое количество ядер дейтерия, трития, лития и более тяжёлых элементов, которые суммарно не составляют и 0,01% от всех ядер во Вселенной. Оставшиеся после этого протоны стали ядрами водорода, которые составляют 90% от всех ядер во Вселенной.


Через несколько сотен тысяч лет Вселенная остыла до температуры 3000 градусов и электроны начали оседать на ядрах, образуя атомы. После этого последовала эпоха Тёмных веков, когда Вселенная не имела источников света. Тёмные века продлились около 400 млн лет, в течение которых Вселенная продолжала расширяться и охлаждаться, а гравитация собирала материю в огромные скопления — галактики. Через 400 млн лет в галактиках начали рождаться первые звёзды, осветившие Вселенную, что ознаменовало наступление космологического рассвета. С тех пор Вселенная продолжает меняться, но кардинальных изменений больше не происходило.Автор: А.Нимчук
Источник: "Космос"