Навигация
Космологическая постоянная (плотность вакуума)
23047
знаков
6
таблиц
13
изображений
5. Космологическая постоянная (плотность вакуума)
и соотношение космических энергий
Обнаруженная в последних астрономических наблюдениях, величина плотности вакуума составляет
,
Где r пл – плотность Планка.
Из вышесказанного (см. раздел 2), можно выразить плотность барионного вещества следующим образом:
,
Где a = e144 @ 3.5× 1062, т.е. 
, что в 25 раз меньше вышеуказанной плотности вакуума.
Однако, следует отметить, что величина r V не постоянная. Она не меняется вплоть до размеров ~ 1031 см, но затем будет убывать как 
.
Согласно данных тех же наблюдений, отношение плотности вакуума к критической плотности, т.е. его вклад в общую массу, составляет
,
вклад темного вещества галактик составил
,
а вклад барионов равен
Наконец, вклад четвертой компоненты космической среды – излучения или ультрарелятивистской среды равен
, 1 < k < 10 ¸ 30.
Попытаемся объяснить данные соотношения, основываясь на положениях вышеуказанной гипотезы.
Обратимся вновь к таблице 1. положим, что при n = 12 частицы размером
~ 1031 см создают поле отталкивания (кривизна пространства отрицательна). Это и есть так называемый вакуум. При n = 11, частицы размером ~ 1021 см создают поле притяжения (кривизна пространства положительна). Это и есть так называемое темное вещество галактик.
При n = 10 частицы размером ~ 1013 см также создают поле отталкивания (кривизна отрицательна). Это поля, ответственные за возникновение планетарных систем (допланетного облака).
При n < 10 это чередование продолжается. Возможно, эти частицы (поля) ответственны за формирование протопланетных тел астероидных размеров из допланетного облака (n = 9), за наноэффекты (силы Казимира) при n = 8, и за синтез тяжелых элементов при n = 7.
Оценим грубо число и общую массу этих частиц (n = 12, 11, 10), возникающих в момент Большого Взрыва:
,
где T12 – время t0 до окончания данной стадии (эры);
T12 ~ 10-6 c, t 12 ~ 33.1× t пл = 1.7× 10-42 c,
t 12 – характерное время процесса (рождение частиц),
b = 1.3× 109 – множитель барионной асимметрии, т.к. процесс происходит до аннигиляции барионов,
N = 4.4× 1081 – число барионов (кварков), участвующих в процессах
кварк « лептон,
.
Аналогично для n = 11 (переходы кварк « барион, адронная эра)
.
Для n = 10 (переходы n « p , лептонная эра)
(10-20с = t ew – время электрослабых процессов)
(коэффициент b не участвует).
Поскольку массы этих частиц – полей соотносятся как
, 
,
то их общий вклад будет относится как
, 
, M = m × N.
Вернемся к рассмотрению барионов. Барион – это не просто 5-ти сфера размером ~ 10-31 см. Это частица вещества, имеющая поля сильного, кулоновского и слабого взаимодействия. Для 5-ти сферы (пространство внутри шестимерно и включает 3 + 1 + масса + спин) площадь поверхности составляет
,
т.е. коэффициент компактификации или свертывания равен 31. Окружающий барионы вакуум пятимерен (3+1+ масса или кривизна).
Таким образом, можно предположить, что кривизна пространства после распада вещества будет полностью компенсирована, поскольку изначально суммарная кривизна равна нулю, т.е. барионы, составляющие 
часть всей массы Вселенной или 3.2%, при распаде (т.е. уменьшение их размерности на 1) должны “аннигилировать с пространством”. Нарушение зеркальной симметрии или четности служит проявлением этого эффекта при распаде частиц материи. Для обеспечения компенсации общей кривизны, поля притяжения и отталкивания в барионах должны находится (энергетически и интегрально) в одинаковых пропорциях с соответствующими полями Вселенной.
Вселенная электрически нейтральна, т.е. электрический заряд в ней полностью компенсирован. Не компенсирован барионный заряд.
Обратимся вновь к таблице 1. Положим, что при n =1 кварк 
создает поле притяжения, а при n = 2 кварк 
создает поле отталкивания. При n = 3 кварк 
также создает поле притяжения. Таким образом, u и d кварк могут образовывать комбинацию, при которой размер области притяжения 
превысит размер области отталкивания 
, а величина потенциала отталкивания (т.е. кор. (core) или сердцевина) превышает потенциал притяжения 
раз (см. “Физика космоса”, энциклопедия, с.765-766, 1986 г.).
Поскольку суммарная кривизна Вселенной равна нулю, а пространство (космические энергии) служит “антивеществом” для барионов можно написать пропорцию:
.
Константа слабого взаимодействия на 5 порядков меньше константы сильного, что отвечает соотношению
.
Таким образом, не учитывая вклад r R, можно приблизительно записать:
.
Отсюда получаем
что соответствует данным, полученным экспериментально.
ЗаключениеВ изложенной выше статье сделана попытка связать воедино закономерности, управляющие миром элементарных частиц и Вселенной в целом. Стандартная модель (СМ) элементарных частиц не плохо описывает имеющиеся экспериментальные факты. Однако, она постулирует значения масс частиц и не использует принципов, объясняющих соотношение этих масс, а следовательно, является в большей мере описательной теорией, развитие которой продвигалось ранее лишь вдогонку за экспериментом. Думается, что она также неизбежно столкнется с трудностями объяснения фактов, которые возникнут при дальнейшем повышении энергии коллайдеров. к ним относятся безуспешные поиски бозонов Хиггса и обнаружение новых частиц в диапазоне энергии порядка 6 Тэв.
Поиск экзотических массивных частиц, образующих темную материю в окружающем пространстве, тоже вряд ли приведет к успеху, поскольку, как видно из вышесказанного, эта материя и есть окружающее пространство с определенной плотностью энергии.
В завершение можно сказать, что данная статья конечно не является фундаментальной теорией описывающей все возможные свойства элементарных частиц и Вселенной в целом. В ней высказана гипотеза, подтверждающая ряд известных фактов. Возможно, некоторый синтез стандартной модели элементарных частиц, современной космологии и вышеизложенной гипотезы помог бы продвинуться далее в понимании пробл
Похожие работы
... понятия: они характеризуют один и тот же объект, но в разных аспектах. Понятие «Вселенная» обозначает весь существующий материальный мир; понятие «Метагалактика» — тот же мир, но с точки зрения его структуры — как упорядоченную систему галактик. Материя во Вселенной представлена сконденсировавшимися космическими телами и диффузной материей. Диффузная материя существует в виде разобщенных атомов ...
... космических масштабов и скоростей, расстояние в котором измеряется световыми годами, а время существования космических объектов - миллионами и миллиардами лет. И хотя на этих уровнях действуют свои специфические закономерности, микро- , макро- и мегамиры теснейшим образом взаимосвязаны. Понятно, что границы микро - и макромира подвижны, и не существует отдельного микромира и отдельного ...
... инерциальных системах отсчета. Пространственно-временной континуум – неразрывная связь пространства и времени и их зависимость от системы отсчета. Тема 11. Основные концепции химии 1. Химия как наука, ее предмет и проблемы Важнейшим разделом современного естествознания является химия. Она играет большую роль в решении наиболее актуальных и перспективных проблем современного общества. К ...
... философии - особенно с методологических позиций материалистического понимания истории и материалистической диалектики с учетом социокультурной обусловленности этого процесса. Однако в западной философии и методологии науки XX в. фактически - особенно в годы «триумфального шествия» логического позитивизма (а у него действительно были немалые успехи) - научное знание исследовалось без учета его ...
0 комментариев