Техника - молодёжи 2010-08, страница 13
~ "2? ' -Ат*?**^ ■ г . f ' , . i V - / <т. .■if,". ■ > > > J ; " >V > ■ ■ * ; Л if. i'v ' ' ' v ' ' • ' " ' - * ■ ' * s t ; . • ; Ш V,У - \H -V : ■ • , ■ i . rat'-T Момент Большого взрыва плюс 10 11 с: отделение гравитации от других фундаментальных взаимодействий Момент Большого взрыва плюс 300 ООО лет: отделение излучения от вещества •• Щ -Л- - ' •ЛЬ** - 1 Г - . , - г?- .' ■ * * ■ Л* S Оч. Vя ж' Момент Большого / ^ взрыва плюс 14 млрд V . пет- грглnuaiMuuu uun лет: сегодняшний мир Справа: представления о становлении Вселенной в соответствии с теорией Большого взрыва. Слева: так выглядит МФК сегодня (по данным НАСА, основанным на наблюдениях WMAP — космического аппарата, специально предназначенного для изучения РИ) формула Хаббла будет одинаково выполняться при взгляде во Вселенную из любой её точки. $ * * С расширением Вселенной, а точнее, с Большим взрывом, её породившим и заставившим разбегаться, учёные связывают и существование микроволнового фонового излучения (МФИ), обнаруженного в 1965 г. Важность МФИ для науки о происхождении Вселенной подчёркивается двумя Нобелевскими премиями, одной — за его открытие (1978) и другой (2006) — за обнаружение в нём анизотропии. В ряде статей Физической энциклопедии утверждается, что МФИ появилось в первые мгновения Большого взрыва в виде очень жёсткого гамма-излучения, из которого чуть позже возникло вещество. Масса излучения, эквивалентная сто полной энергии, значительно превосходила массу вещества. Утверждается, что это, называемое реликтовым, излучение (РИ), в течение первых 300 000 лет находилось в термодинамическом равновесии с веществом. К этому времени произошла рекомбинация электронов и ионов вещества, вещество превратилось в нейтральный газ, стаю для РИ прозрачным, и РИ выделилось из вещественной части Вселенной. (Отметим, что в тот момент РИ было равновесным с веществом). Затем РИ расширялось вместе с расширением пространства и расширилось до МФИ (примерно в 300 раз). Освободившаяся же от РИ «вещест венная» часть материи с температурой около4000 К, естественно, продолжала излучать свой спектр, соответствующий этой температуре. Спектральные линии элементов этого вещества, которые оказались смещёнными в красную сторону примерно в 10 раз, должны быть излучены, в соответствии с формулой Хаббла, также вскоре после Взрыва (и, конечно, уже после выхода РИ из вещества). И вот что удивительно. Регистрируемые сейчас излучения, оба находившиеся в термодинамическом равновесии почти с одним и тем же веществом, воспринимаются по-раз-пому: одно — как излучение чёрного тела с температурой 2,7 К, поступающее отовсюду, а другое — как излучение, идущее от конкретных локальных объектов, спектр которых смещён в красную сторону в 10 раз. Ещё один естественный вопрос: что заставило излучение, появившееся раньше, чем вещество, и удаляющееся, очевидно, от места взрыва со скоростью света, возвратиться в «вещественную» часть Вселенной и до сих пор в ней оставаться? (Количество квантов МФИ и сейчас превышает количество элементарных частиц материи во вселенной в 10й раз). Эти противоречия и нестыковки в объяснении происхождения и эволюции МФИ особенно заметны па фоне существования иного, значительно менее замысловатого объяснения природы МФИ, никак не связанного с Большим взрывом и расширением Вселенной. Вот оно. Известно, что каждый вид атомов излучает свой набор спектральных линий, из которых формируются спектры, характеризующие эти атомы, и потому эти наборы называются характеристическими. Большинство людей думает, что атомы и поглощают только свои характеристические фотоны, и что фотоны поглощаются только неликом. Что это не так, заметил в 1922 г. Артур Комптон: атомы оказались способными переходить в возбуждённое состояние, отнимая энергию и от фотонов с большей энергией — избыток энергии они просто «выбрасывают». Судьба избытка зависит от ситуации, в которой он оказался: плотное тело им нагревается, а из отдельного атома он излучается. В то время сама возможность по-гдо-щения атомами лишь части энергии фотонов показалась столь неожиданной, что этот экспериментальный факт был назван эффектом, и за его открытие Комптону была присуждена Нобелевская премия уже в 1927 г. Неожиданным открытие Комптона оказалось потому, что только что — в 1921 г. — была вручена Нобелевская премия Эйнштейну за объяснение (в 1905 г.) фотоэффекта. Из него следовало, что энергия фотона Поглощается только целиком. И все думали, что только целиком они и поглощаются. Покажем, как в процессе реализации эффекта Комптона на связанном электроне атомами межзвёздной среды может возникнуть МФИ. Как известно, излучается свет горячими телами, в которых атомы дви- wwwtechnicarnalocJezhi. ги 11 |
