Ранняя стадия эволюции Вселенной

Говоря о расширяющейся Вселенной, мы уже упоминали об одной из самых кардинальных проблем: из чего состояло вещество Вселенной в момент ее максимального сжатия? Начальное состояние Вселенной должно быть таково, чтобы оно в принципе позволяло объяснить ту картину Вселенной, которую мы наблюдаем сейчас.

Было высказано предположение, что в сверхплотном состоянии Вселенная состояла из холодных нейтронов. По тем же причинам, что и внутри нейтронной звезды, нейтроны не будут распадаться.

В первый момент Вселенная расширяется крайне быстро, и через 15 минут после начала расширения ее плотность должна равняться плотности воды. При расширении «энергетические полочки» для электронов располагаются в соответствии с законами квантовой механики все ближе и ближе друг к другу, так что очень скоро энергия электрона на самой верхней занятой полочке станет меньше энергии электрона, возникающего при распаде нейтрона. Поэтому нейтроны начнут распадаться и появятся протоны.

При столкновении протонов с нейтронами образуются ядра тяжелого водорода — дейтоны. Дей-тоны сталкиваются друг с другом и с протонами, образуя ядра гелия и сверхтяжелого водорода — трития. В результате Вселенная очень быстро обеднеет протонами. Такова ситуация в данной модели. В действительности же на первой стадии эволюции Вселенной вещество на 90 % состояло из водорода. Звезды ярко горят сейчас именно потому, что запасы водорода в них были очень велики. Поэтому нейтронная гипотеза первичного состояния Вселенной отпала.

Наиболее перспективной в настоящий момент кажется теория, развиваемая Зельдовичем.

Согласно этой теории Вселенная вначале была очень плотной, холодной и состояла из протонов, электронов и нейтрино. Причем все возможные низшие энергетические уровни нейтрино были целиком заполнены. Нейтрино ведь не могли покидать Вселенную подобно тому, как они покидают звезду.

Поэтому принцип Паули препятствовал превращению протонов в нейтроны путем реакции

0364.gif

Для нового нейтрино попросту не было места во Вселенной, подобно тому как нет места третьему электрону в первой оболочке атома. Присутствие нейтрино стабилизировало протоны при высоких плотностях.

При расширении Вселенной уменьшается вероятность столкновения электронов с протонами и, следовательно, образование нейтронов в значительных количествах опять-таки не происходит.

В конце начального, дозвездного состояния Вселенной сверхплотное вещество почти нацело превращается в чистый водород. Лишь потом внутри звезд из него начинают «вариться» химические элементы.

Согласно гипотезе Зельдовича в первом акте эпопеи эволюции Вселенной нейтрино играет одну из первых ролей.

Немногим более трех десятков лет назад в науке появилось слово «нейтрино» и было положено начало той поразительной цепи научных открытий, которые мы связываем с тем, что именуется слабыми взаимодействиями.

Наши сведения о мире обогатились, но в то же время сегодня мы яснее, чем вчера, чувствуем дыхание того «океана неизведанного», о котором говорил Ньютон еще триста лет назад.