Үлкен жарылыс теориясы, инфляциялық теория. Планк шектеулері, кварк-глюондық плазма

Үлкен жарылыс шамамен 13,7 миллиард жыл бұрын, Ғалам өте ыстық және өте тығыз күйден ұлғайғанда орын алды деп пайымдалады. Ғалам әлі де кеңеюде, бірақ осы кеңеюдің әсерінен, ол айтарлықтай салқындаған. Үлкен жарылыс Ғаламның пайда болуы мен дамуын, атап айтқанда, галактикалар тобының арақашықтықтары не себепті ұлғайып жатқандығын түсіндіре алады.

Үлкен жарылыстан кейін Ғаламның диаметрі кенеттен өте жылдам ұлғайды деп пайымдалады: мұны инфляция деп атайды. Ғаламның диаметрі шамамен 10-32 секундтай (немесе бір секундтың триллионнан бір бөлігінің триллионнан бір бөлігінің миллиардтан бір бөлігі) өте аз уақыт ішінде триллион триллион есе ұлғайған.

Инфляция Үлкен жарылыс моделінің бірнеше мәселелерін шешеді. Мысалы, Ғалам барлық бағытта біртекті көрінеді, егер тепе-теңдікте болу үшін Ғаламның қарама-қарсы жақтары ұзақ уақыт бойы бір-біріне жанаспаса, Үлкен жарылыстың қалай болғанын түсіну өте қиын: бұл көкжиек мәселесі деп аталады. Инфляция бұл мәселені шешу үшін, Ғалам басында өте кішкентай болған және кенет ұлғаюдан бұрын оның әрбір бөлшектері біркелкі температураға ие болатындай жақын орналасқан деген тұжырымды ұсынады. Бұл Ғаламның ұлғаюы айтарлықтай ақырын жүрген уақытта осы біртектіліктің сақталуына себеп болды.

Инфляцияның неден туғаны нақты белгілі болмаса да, бұл теорияның болжамдарын ғарыштық микротолқындық сәулеленудің бақылаулары нақтылай түсуде. Қазіргі есептеулер инфляция теориясының болжамдарын сынақтан өткізу үшін зерттеу жұмыстарын жүргізуде.

Тұрақты күй теориясы 1940-шы жылдардың соңында пайда болды. Ол Үлкен жарылыс теориясына балама ретінде жасалды. Бұл теория бойынша, Ғалам миллиардтаған жылдар бұрын емес, бірте-бірте жаңа заттардың қосылып, Ғаламның тығыздығын тұрақты түрде сақтап тұруынан пайда болу үстінде деп тұжырымдайды.

1960-шы жылдары ғарыштық микротолқындық радиацияның ашылуы Үлкен жарылыс теориясының қабылдануына себепші болды. Себебі, тұрақты күй теориясында жаңа табылған радиацияны түсіндіретін тұжырымдар болған жоқ.

1990-шы жылдары тұрақты күй теориясының жаңа нұсқасы ұсынылды. Тұрақты сыңайлы күй ғарышнамасы деп аталатын бұл жаңа теория бойынша, Ғалам пайда болғаннан бастап, “минибанг” деп аталатын кішкентай пайда болу оқиғалары болып тұрған. Алайда, бұл теорияны ұстанушылар көп емес.

Әдетте бұл сұраққа 13,7 миллиард жыл бұрын Үлкен жарылысқа дейін ештеңе болмаған деп жауап беріледі. Нақтырақ айтқанда, уақыттың өзі Үлкен жарылыс кезінде пайда болғандықтан, бұл сұрақ мағынасыз болады, себебі ол кезде ешқандай “бұрын” болмаған. Алайда, Ғаламның

бастапқы кезеңдерін түсіндіретін кейбір моделдер уақыттың Үлкен жарылыс кезінде пайда болуын талап етпейді. Егер осы моделдер дұрыс болса, Үлкен жарылысқа дейін Ғаламның басқа формада болуы әбден мүмкін. Кейбір теориялар бойынша, әлем периодты құбылыс, әрдайым Ғаламның “соңында” Үлкен жарылыс болып тұрады. Егер бұл тұжырым дұрыс болса, Ғаламның жасы 13,7 миллиард жылдан әлдеқайда асып кетуі мүмкін.

Кварк-глюон плазмасы (QGP, кварк сорпасы, хромоплазма) - бұл жоғары энергетикалық физикадағы және элементар бөлшектердегі заттың агрегаттық күйі, онда адрондық зат күйге ұқсас күйге өтеді. қарапайым плазмадағы электрондар мен иондар. Оның алдында глазма күйі болады (плазма жылытылады, яғни ол бұзылады, көптеген хаотикалық қозғалатын кварктар, антикварктар мен глюондар пайда болады - кварк-глюон плазмасы ). Кварктардан, антикварктардан және глюондардан тұрады .

Әдетте адрондардағы зат түссіз («ақ») деп аталатын күйде болады. Яғни, түрлі-түсті кварктар бірін-бірі жоққа шығарады. Қарапайым заттың да осындай күйі болады - барлық атомдар электрлік бейтарап болғанда, яғни олардағы оң зарядтар терісімен толтырылады. Жоғары температурада атомдардың иондалуы орын алуы мүмкін, ал зарядтар бір-бірінен бөлінеді, ал зат, олар айтқандай, «квазинейтральды» болады. Яғни, заттың бұлты тұтастай алғанда бейтарап болып қалады, ал оның жеке бөлшектері бейтарап болуды тоқтатады.Тура дәл, шамасы, адроникалық материяда болуы мүмкін - өте жоғары энергия кезінде түс босатылады және материяны «квази-түссіз» етеді, ал хирал симметриясы қалпына келеді.