Kosmosun ümumi fonunun tərkib hissələrindən biri. e-poçt mag. radiasiya. R. və. səma sferası üzərində bərabər paylanmış və intensivliklə təqribən bir temperaturda tamamilə qara cismin istilik şüalanmasına uyğundur. 3 K, Amer tərəfindən aşkar edilmişdir. alimlər A. Penzias və ... Fiziki ensiklopediya
CMB radiasiya, Kainatı dolduran, spektri təxminən 3 K temperaturu olan tamamilə qara cismin spektrinə yaxın olan kosmik şüalanma. Bir neçə mm-dən on sm-ə qədər dalğalarda, demək olar ki, izotrop olaraq müşahidə olunur. Mənşəyi...... Müasir ensiklopediya
Fon kosmik radiasiya, spektri təqribən temperaturu olan tamamilə qara cismin spektrinə yaxındır. 3 K. Bir neçə mm-dən on sm-ə qədər dalğalarda, demək olar ki, izotrop olaraq müşahidə edilir. Kosmik mikrodalğalı fon radiasiyasının mənşəyi təkamüllə bağlıdır... Böyük ensiklopedik lüğət
kosmik mikrodalğalı fon radiasiyası- Kainatın inkişafının ilkin mərhələlərində formalaşmış fon kosmik radio emissiyası. [GOST 25645.103 84] Mövzular, şərtlər, fiziki məkan. kosmik EN relikt radiasiya... Texniki Tərcüməçi Bələdçisi
Fon kosmik şüalanma, spektri təxminən 3°K temperaturu olan tamamilə qara cismin spektrinə yaxındır. Bir neçə millimetrdən on santimetrə qədər dalğalarda, demək olar ki, izotrop olaraq müşahidə olunur. Kosmik mikrodalğalı fon radiasiyasının mənşəyi...... ensiklopedik lüğət
Kainatın müşahidə olunan hissəsini dolduran elektromaqnit şüalanması (Bax Kainat). R. və. artıq Kainatın genişlənməsinin ilkin mərhələlərində mövcud olmuş və onun təkamülündə mühüm rol oynamışdır; onun keçmişi haqqında unikal məlumat mənbəyidir... Böyük Sovet Ensiklopediyası
CMB radiasiyası- (latınca relicium qalığı) "böyük partlayış" dan sonra inkişaf etməyə başlayan Kainatın təkamülü ilə əlaqəli kosmik elektromaqnit şüalanması; fon kosmik şüalanması, spektri tamamilə qara cismin spektrinə yaxındır... ... Müasir təbiət elminin başlanğıcı
Fon sahəsi radiasiya, spektri təqribən temperaturu olan tamamilə qara cismin spektrinə yaxındır. 3 K. Bir neçə tərəfdən dalğalarda müşahidə edilmişdir. mm-dən onlarla sm-ə qədər, demək olar ki, izotropdur. R.-nin mənşəyi və. Kainatın təkamülü ilə bağlı, keçmişdə cənnətə... ... Təbiət elmi. ensiklopedik lüğət
İstilik fonu kosmik şüalanma, onun spektri 2,7 K temperaturu olan tamamilə qara cismin spektrinə yaxındır. Radiasiyanın mənşəyi. uzaq keçmişdə yüksək temperatura və radiasiya sıxlığına malik olan Kainatın təkamülü ilə bağlıdır... ... Astronomik lüğət
Kosmologiya Kainatın Yaşı Böyük Partlayış Yaxınlaşan məsafə QMİ Vəziyyətin kosmoloji tənliyi Qaranlıq enerji Gizli kütlə Fridmanın Kainatı Kosmoloji prinsipi Kosmoloji modellər Yarama ... Wikipedia
Kitablar
- Kosmologiya, Stiven Vaynberq, Nobel mükafatı laureatı Stiven Vaynberqin monumental monoqrafiyası müasir kosmologiyada son iyirmi ildə əldə edilmiş tərəqqi ümumiləşdirir. Bu unikaldır… Kateqoriya: Astronomiya Nəşriyyat: Librocom,
- Fizikanın bəzi fundamental anlayışlarına və eksperimental faktlarına yeni baxış, Emelyanov A.V. , Kitab fizikanın bir-biri ilə əlaqəli üç probleminin təhlilinə həsr olunub: 1. Nyutonun həll etməyə başladığı, lakin həll etmədiyi ətalət qüvvələrinin fiziki mahiyyəti. Bu mürəkkəb problem belə nəticəyə gətirib çıxarır ki... Kateqoriya: Ümumi suallar. Fizika tarixi Seriya: Nəşriyyat:
Müasir alətlərin və Kainatı öyrənmək üçün ən son üsulların istifadəsinə baxmayaraq, onun görünüşü məsələsi hələ də açıq qalır. Yaşını nəzərə alsaq, bu təəccüblü deyil: son məlumatlara görə, 14-15 milyard il arasında dəyişir. Aydındır ki, o vaxtdan bəri bir vaxtlar baş vermiş Universal miqyaslı möhtəşəm proseslərin sübutu çox azdır. Ona görə də heç kim özünü fərziyyələrlə məhdudlaşdıraraq nəyisə iddia etməyə cəsarət etmir. Bununla belə, onlardan biri bu yaxınlarda çox əhəmiyyətli bir arqument aldı - kosmik mikrodalğalı fon radiasiyası.
1964-cü ildə Echo peykinin radiomüşahidələrini aparan tanınmış laboratoriyanın iki əməkdaşı, müvafiq ultra həssas avadanlıqlara çıxış əldə edərək, müəyyən kosmik obyektlərin öz radio emissiyası ilə bağlı bəzi nəzəriyyələrini sınaqdan keçirmək qərarına gəldilər.
Yerə əsaslanan mənbələrdən mümkün müdaxilələri süzmək üçün 7,35 sm-dən istifadə etmək qərara alındı, lakin antenanı işə saldıqdan və tənzimlədikdən sonra qəribə bir fenomen qeydə alındı: müəyyən bir səs-küy, sabit bir fon komponenti. Kainat. Bu, Yerin digər planetlərə nisbətən mövqeyindən asılı deyildi, bu da onlardan və ya günün vaxtında radio müdaxiləsi ehtimalını dərhal aradan qaldırdı. Nə R.Vilson, nə də A.Penzias kainatın kosmik mikrodalğalı fon radiasiyasını kəşf etdiklərini belə başa düşmədilər.
Onların heç biri bunu nəzərdə tutmadığından, “fon”u avadanlığın xüsusiyyətlərinə aid edərək (o dövrdə istifadə olunan mikrodalğalı antenanın ən həssas olduğunu xatırlamaq kifayətdir), qeydə alınan səs-küyün aydın olduğu aydın olana qədər demək olar ki, bir il keçdi. Kainatın özünün bir hissəsi idi. Aşkar edilmiş radiosiqnalın intensivliyi 3 Kelvin (1 Kelvin -273 dərəcə Selsiyə bərabərdir) olan radiasiyanın intensivliyi ilə demək olar ki, eyni olduğu ortaya çıxdı. Müqayisə üçün qeyd edək ki, sıfır Kelvin hərəkətsiz atomlardan ibarət cismin temperaturuna uyğundur. 500 MHz ilə 500 GHz arasında dəyişir.
Bu zaman Prinston Universitetinin iki nəzəriyyəçisi - R. Dik və D. Pibbles Kainatın inkişafının yeni modellərinə əsaslanaraq, belə şüalanmanın mövcud olmalı və bütün kosmosa nüfuz etməli olduğunu riyazi hesablamışdılar. Söz yox ki, təsadüfən bu mövzuda mühazirələrdən xəbər tutan Penzias universitetlə əlaqə saxlayıb və kosmik mikrodalğalı fon radiasiyasının qeydə alındığını bildirib.
Big Bang nəzəriyyəsinə əsaslanaraq, bütün maddələr nəhəng bir partlayış nəticəsində yaranmışdır. Bundan sonrakı ilk 300 min il ərzində kosmos elementar hissəciklər və radiasiyanın birləşməsindən ibarət idi. Sonradan genişlənmə səbəbiylə temperaturlar aşağı düşməyə başladı ki, bu da atomların görünməsinə şərait yaratdı. Aşkar edilmiş relikt şüalanma həmin uzaq zamanların əks-sədasıdır. Kainatın sərhədləri olsa da, zərrəciklərin sıxlığı o qədər yüksək idi ki, radiasiya “bağlanırdı”, çünki hissəciklərin kütləsi hər cür dalğaları əks etdirir, onların yayılmasına mane olur. Və yalnız atomların əmələ gəlməsi başlayandan sonra kosmos dalğalar üçün “şəffaf” oldu. Kosmik mikrodalğalı fon radiasiyasının belə meydana gəldiyinə inanılır. Hazırda hər kub santimetr məkanda 500-ə yaxın ilkin kvant var, baxmayaraq ki, onların enerjisi təxminən 100 dəfə azalıb.
Kainatın müxtəlif yerlərində CMB radiasiyasının fərqli temperaturları var. Bu, genişlənən Kainatda əsas maddənin yerləşməsi ilə əlaqədardır. Gələcək maddənin atomlarının sıxlığı daha yüksək olan yerdə radiasiyanın payı və buna görə də onun temperaturu azaldı. Məhz bu istiqamətlərdə sonradan iri obyektlər (qalaktikalar və onların çoxluqları) əmələ gəlmişdir.
Kosmik mikrodalğalı fon radiasiyasının tədqiqi zamanın əvvəlində baş verən bir çox proseslər üzərində qeyri-müəyyənlik pərdəsini qaldırır.
Elektromaqnit spektri ilə bağlı maraqlı kəşflərdən biri də budur kosmik mikrodalğalı fon radiasiyası. Mövcudluğu ehtimalı proqnozlaşdırılsa da, təsadüfən kəşf edildi.
Kosmik mikrodalğalı fon radiasiyasının kəşf tarixi
Kosmik mikrodalğalı fon radiasiyasının kəşf tarixi 1964-cü ildə başlamışdır. Amerika laboratoriya işçiləri Zəngli telefon süni Yer peykindən istifadə edərək rabitə sistemi hazırladı. Bu sistem 7,5 santimetr uzunluğunda dalğalar üzərində işləməli idi. Belə qısa dalğaların peyk radio rabitəsi ilə bağlı bəzi üstünlükləri var, lakin Arno Penzias Və Robert Wilson heç kim bu problemi həll etmədi. Onlar bu sahədə qabaqcıl idilər və eyni dalğa uzunluğunda güclü müdaxilənin olmamasını və ya telekommunikasiya işçilərinin bu cür müdaxiləni əvvəlcədən bilməsini təmin etməli idilər. O zamanlar hesab edilirdi ki, kosmosdan gələn radiodalğaların mənbəyi yalnız nöqtə kimi obyektlər ola bilər radio qalaktikaları və ya ulduzlar. Radio dalğalarının mənbələri. Alimlərin ixtiyarında olduqca dəqiq qəbuledici və fırlanan buynuz antenası var idi. Onların köməyi ilə elm adamları bir həkimin stetoskopla xəstənin sinəsini dinlədiyi kimi bütün qübbəni dinləyə bildilər.Təbii mənbə siqnalı
Və antenna səmanın nöqtələrindən birinə yönəldildikdən sonra osiloskopun ekranında əyri bir xətt rəqs etdi. Tipik təbii mənbə siqnalı. Mütəxəssislər yəqin ki, şanslarına təəccübləndilər: ilk ölçülmüş nöqtədə radio emissiya mənbəyi var idi! Ancaq antennalarını hara yönəltmələrindən asılı olmayaraq, təsir eyni qaldı. Alimlər avadanlığı dönə-dönə yoxladılar, lakin o, mükəmməl qaydada idi. Və nəhayət, əvvəllər naməlum təbiət hadisəsini kəşf etdiklərini başa düşdülər: bütün Kainat sanki santimetr uzunluğundakı radio dalğaları ilə dolu idi. Əgər radio dalğalarını görə bilsək, göy qübbəsi bizə kənardan kənara parıldayan görünür.
Kainatın radio dalğaları. Penzias və Wilsonun kəşfi nəşr olundu. Nəinki onlar, hətta bir çox başqa ölkələrin alimləri harda olmasından və səmanın hansı nöqtəsinə yönəlməsindən asılı olmayaraq bu məqsəd üçün uyğunlaşdırılmış bütün antenalar və qəbuledicilər tərəfindən götürülən sirli radiodalğaların mənbələrini axtarmağa başladılar. , və istənilən nöqtədə 7,5 santimetr dalğa uzunluğunda radio emissiyasının intensivliyi tamamilə eyni idi, sanki bütün səmaya bərabər şəkildə yayıldı. Alimlər tərəfindən hesablanmış CMB radiasiya
proqnozlaşdıran sovet alimləri A. G. Doroşkeviç və İ. D. Novikov kosmik mikrodalğalı fon radiasiyası açılmadan əvvəl, mürəkkəb hesablamalar aparmışdır. Kainatımızda mövcud olan bütün radiasiya mənbələrini nəzərə aldılar, həmçinin müəyyən obyektlərin radiasiyasının zamanla necə dəyişdiyini nəzərə aldılar. Və məlum oldu ki, santimetr dalğaları bölgəsində bütün bu şüalanmalar minimaldır və buna görə də aşkar edilmiş səma parıltısına görə heç bir şəkildə məsuliyyət daşımır. Bu arada, sonrakı hesablamalar bulaşan radiasiyanın sıxlığının çox yüksək olduğunu göstərdi. Budur, foton jelinin (elm adamlarının sirli şüalanma adlandırdıqları) Kainatdakı bütün maddələrin kütləsi ilə müqayisəsi. Əgər görünən bütün qalaktikaların bütün maddələri Kainatın bütün fəzasına bərabər şəkildə “yayılırsa”, onda üç kubmetr kosmosa yalnız bir hidrogen atomu düşəcək (sadəlik üçün ulduzların bütün maddələrini hidrogen hesab edəcəyik). ). Və eyni zamanda, real məkanın hər kub santimetrində təxminən 500 foton radiasiya var. Maddə və radiasiya vahidlərinin sayını deyil, birbaşa kütlələrini müqayisə etsək də, kifayət qədər çoxdur. Belə güclü radiasiya haradan gəldi? Bir vaxtlar sovet alimi A. A. Fridman Eynşteynin məşhur tənliklərini həll edərək kəşf etdi ki, Kainatımız daim genişlənmədədir. Bunun təsdiqi tezliklə tapıldı. Amerikalı E. Hubble kəşf etdi qalaktikanın tənəzzülü fenomeni. Bu hadisəni keçmişə ekstrapolyasiya etməklə biz Kainatın bütün maddələrinin çox kiçik həcmdə olduğu və sıxlığının indikindən müqayisə olunmayacaq dərəcədə böyük olduğu anı hesablaya bilərik. Kainatın genişlənməsi zamanı hər kvantın dalğa uzunluğu Kainatın genişlənməsi ilə mütənasib olaraq artır; bu halda kvant "sərin" kimi görünür - axırda kvantın dalğa uzunluğu nə qədər qısa olsa, bir o qədər "isti" olur. Bugünkü santimetr miqyaslı radiasiya təxminən 3 dərəcə mütləq Kelvin parlaqlıq temperaturuna malikdir. Və on milyard il əvvəl, Kainat müqayisə olunmayacaq dərəcədə kiçik olanda və onun maddəsinin sıxlığı çox yüksək olanda, bu kvantların təxminən 10 milyard dərəcə temperaturu var idi. O vaxtdan bəri Kainatımız davamlı soyuyan radiasiyanın kvantları ilə “dəfn edilmişdir”. Məhz buna görə də bütün Kainatda yayılan santimetr radio emissiyasına kosmik mikrodalğalı fon şüalanması deyilir. Qalıqlar, bildiyiniz kimi, günümüzə qədər gəlib çatmış ən qədim heyvan və bitki qalıqlarının adlarıdır. Santimetr radiasiya kvantları, şübhəsiz ki, bütün mümkün qalıqların ən qədimidir. Axı onların formalaşması bizdən təxminən 15 milyard il uzaqda olan bir dövrə gedib çıxır.Kainat haqqında bilik kosmik mikrodalğalı fon radiasiyasını gətirdi
Sıfır anında, sıxlığının sonsuz böyük olduğu zaman maddənin necə olduğu haqqında demək olar ki, heç nə demək olmaz. Amma zamanı baş verən hadisələr və proseslər Kainat, doğulduqdan bir saniyə sonra və hətta daha əvvəl, 10-8 saniyəyə qədər, elm adamları artıq kifayət qədər yaxşı təsəvvür edirlər. Bu barədə dəqiq məlumat verilib kosmik mikrodalğalı fon radiasiyası. Beləliklə, sıfır anından bir saniyə keçdi. Kainatımızın materiyasının temperaturu 10 milyard dərəcə idi və bir növ “sıyıq”dan ibarət idi. relikt kvantlar, elektrodlar, pozitronlar, neytrinolar və antineytrinolar . "sıyıq" ın sıxlığı çox böyük idi - hər kub santimetr üçün bir tondan çox idi. Belə "sıxlıq şəraitində" neytronların və pozitronların elektronlarla toqquşması davamlı olaraq baş verir, protonlar neytronlara çevrilir və əksinə. Ancaq burada ən çox kvant var idi - neytron və protonlardan 100 milyon dəfə çox. Təbii ki, belə sıxlıq və temperaturda maddənin heç bir mürəkkəb nüvəsi mövcud ola bilməzdi: onlar burada çürümədilər. Yüz saniyə keçdi. Kainatın genişlənməsi davam etdi, sıxlığı davamlı olaraq azaldı və temperaturu aşağı düşdü. Pozitronlar demək olar ki yox oldu, neytronlar protona çevrildi. Hidrogen və heliumun atom nüvələrinin formalaşması başladı. Alimlərin apardığı hesablamalar göstərir ki, neytronların 30 faizi birləşərək helium nüvələrini əmələ gətirir, 70 faizi isə tək qalaraq hidrogen nüvəsinə çevrilir. Bu reaksiyaların gedişində yeni kvantlar meydana çıxdı, lakin onların sayı artıq orijinalı ilə müqayisə oluna bilmədi, ona görə də onun heç dəyişmədiyini güman etmək olar. Kainatın genişlənməsi davam etdi. Başlanğıcda təbiət tərəfindən belə kəskin şəkildə dəmlənmiş "sıyıq" ın sıxlığı xətti məsafənin kubuna nisbətdə azaldı. İllər, əsrlər, minilliklər keçdi. 3 milyon il keçdi. Bu anda “sıyıq”ın temperaturu 3-4 min dərəcəyə enmişdi, maddənin sıxlığı da bu gün bildiyimiz səviyyəyə yaxınlaşmışdı, lakin ulduzların və qalaktikaların əmələ gələ biləcəyi maddə yığınları hələ yarana bilməzdi. O dövrdə radiasiya təzyiqi çox böyük idi və bu cür formalaşmaları uzaqlaşdırdı. Hətta helium və hidrogen atomları ionlaşmış vəziyyətdə qaldı: elektronlar ayrı, protonlar və atomların nüvələri də ayrıca mövcud idi. Yalnız üç milyon illik dövrün sonuna doğru soyuducu "sıyıq" da ilk kondensasiyalar görünməyə başladı. Əvvəlcə onların sayı çox az idi. "sıyıq"ın mində biri özünəməxsus proto-ulduzlara çevrilən kimi, bu birləşmələr müasir ulduzlar kimi "yanmağa" başladı. Və onların buraxdığı fotonlar və enerji kvantları yeni kondensasiyaların əmələ gəlməsinin yenidən qeyri-mümkün olduğu temperaturlara qədər soyumağa başlayan "sıyıq"ı qızdırdı. Proto-ulduzların alovları ilə "sıyıq" ın soyudulması və yenidən qızdırılması dövrləri bir-birini əvəz etdi. Kainatın genişlənməsinin bəzi mərhələsində yeni kondensasiyaların əmələ gəlməsi demək olar ki, qeyri-mümkün oldu, çünki bir vaxtlar çox qalın olan "sıyıq" çox "mayeləşdi". Maddənin təxminən 5 faizi birləşməyi bacardı və 95 faizi genişlənən Kainatın məkanına səpələnib. Relikt radiasiyanı əmələ gətirən bir vaxtlar isti kvantlar beləcə “dağılırdı”. “sıyıq”ın bir hissəsi olan hidrogen və helium atomlarının nüvələri belə səpələnmişdir.Kainatın yaranması fərziyyəsi
Onlardan biri budur: Kainatımızdakı maddələrin çoxu planetlərin, ulduzların və qalaktikaların tərkibində yerləşmir, lakin qalaktikalararası qaz - 70 faiz hidrogen və 30 faiz helium, bir kubmetr kosmosa bir hidrogen atomu əmələ gətirir. Sonra Kainatın inkişafı proto-ulduzlar mərhələsini keçdi və bizim üçün adi olan, adi açılan spiral Qalaktikalar, ən tanışı bizimki olan adi ulduzlar mərhələsinə keçdi. Bu ulduzların bəzilərinin ətrafında planet sistemləri əmələ gəlmiş və bu planetlərin heç olmasa birində təkamül zamanı zəkanın yaranmasına səbəb olan həyat yaranmışdır. Alimlər planetlərin dairəsi ilə əhatə olunmuş ulduzların kosmosun genişliyində nə qədər tez-tez rast gəlindiyini hələ bilmirlər. Nə qədər tez-tez olması barədə heç nə deyə bilməzlər.
Planetlərin dəyirmi rəqsi. Və həyat bitkisinin ağılın gur çiçəyinə nə qədər tez-tez çiçək açması sualı açıq qalır. Bütün bu məsələləri şərh edən bu gün bizə məlum olan fərziyyələr daha çox əsassız təxminlərə bənzəyir. Amma bu gün elm uçqun kimi inkişaf edir. Bu yaxınlarda alimlər bizimkilərin necə başladığını bilmirdilər. Təxminən 70 il əvvəl kəşf edilmiş kosmik mikrodalğalı fon radiasiyası bu mənzərəni çəkməyə imkan verdi. Bu gün bəşəriyyətin kifayət qədər faktları yoxdur, ona əsaslanaraq yuxarıda formalaşdırılmış suallara cavab verə bilər. Kosmosa nüfuz etmək, Aya və digər planetlərə səfərlər yeni faktlar gətirir. Və faktlar artıq fərziyyələrlə deyil, ciddi nəticələrlə izlənilir. CMB şüalanması Kainatın homojenliyini göstərir
Kainatımızın doğulmasının şahidləri olan relikt şüalar alimlərə başqa nə dedi? A. A. Fridman Eynşteynin verdiyi tənliklərdən birini həll etdi və bu həll əsasında Kainatın genişlənməsini kəşf etdi. Eynşteynin tənliklərini həll etmək üçün ilkin şərtlər deyilən şərtləri təyin etmək lazım idi. Fridman bu fərziyyədən çıxış etdi Kainat homojendir və izotrop, yəni tərkibindəki maddə bərabər paylanır. Və Fridmanın kəşfindən keçən 5-10 il ərzində bu fərziyyənin doğru olub-olmaması sualı açıq qaldı. İndi o, mahiyyətcə çıxarılıb. Kainatın izotropiyası relikt radio emissiyasının heyrətamiz vahidliyi ilə sübut olunur. İkinci fakt eyni şeyi göstərir - Kainat maddəsinin Qalaktikalar və qalaktikalararası qaz arasında paylanması.
Axı Kainatın əsas hissəsini təşkil edən qalaktikalararası qaz relikt kvantları kimi onun hər tərəfində bərabər paylanır.. Kosmik mikrodalğalı fon radiasiyasının kəşfi nəinki ultra uzaq keçmişə - nə Yerimizin, nə Günəşimizin, nə Qalaktikamızın, nə də Kainatın özünün olmadığı zamanın hüdudlarından kənara baxmağa imkan verir. İstənilən istiqamətə yönəldilə bilən heyrətamiz teleskop kimi, QMİ-nin kəşfi bizə çox uzaq gələcəyə nəzər salmağa imkan verir. Çox uzaqda, nə Yer, nə Günəş, nə də Qalaktika olmayacaq. Kainatın genişlənməsi fenomeni burada onu təşkil edən ulduzların, qalaktikaların, toz və qaz buludlarının kosmosda necə səpilməsinə kömək edəcəkdir. Bu proses əbədidirmi? Yoxsa genişlənmə yavaşlayacaq, dayanacaq və sonra sıxılmaya yol verəcək? Və Kainatın ardıcıl sıxılmaları və genişlənməsi bir növ maddənin sarsılmaz və əbədi impulsları deyilmi? Bu sualların cavabı ilk növbədə Kainatda nə qədər maddənin olmasından asılıdır. Əgər onun ümumi çəkisi genişlənmə ətalətini aradan qaldırmaq üçün kifayət edərsə, genişlənmə qaçılmaz olaraq Qalaktikaların tədricən bir-birinə yaxınlaşacağı sıxılma yerini verəcəkdir. Yaxşı, əgər cazibə qüvvələri yavaşlamağa və genişlənmə ətalətinə qalib gəlməyə kifayət etmirsə, Kainatımız məhvə məhkumdur: kosmosda dağılacaq! Bütün Kainatımızın gələcək taleyi! Daha böyük problem varmı? Kosmik mikrodalğalı fon radiasiyasının tədqiqi elmə onu yaratmaq imkanı verdi. Və ola bilsin ki, sonrakı araşdırmalar onu həll etsin. CMB radiasiyası
Ekstraqalaktik mikrodalğalı fon radiasiyası 60 sm-dən 0,6 mm-ə qədər dalğa uzunluğuna uyğun olaraq 500 MHz-dən 500 GHz-ə qədər tezlik diapazonunda baş verir. Bu fon radiasiyası Kainatda qalaktikaların, kvazarların və digər cisimlərin yaranmasından əvvəl baş vermiş proseslər haqqında məlumat daşıyır. Kosmik mikrodalğalı fon radiasiyası adlanan bu radiasiya hələ 40-cı illərdə Corc Qamov tərəfindən proqnozlaşdırılsa da və onilliklər ərzində astronomlar tərəfindən tədqiq edilsə də, 1965-ci ildə kəşf edilib.
Genişlənən Kainatda maddənin orta sıxlığı zamandan asılıdır - keçmişdə daha yüksək idi. Lakin genişlənmə zamanı maddənin təkcə sıxlığı deyil, həm də istilik enerjisi dəyişir, yəni genişlənmənin ilkin mərhələsində Kainat nəinki sıx, həm də isti idi. Nəticədə, bizim dövrümüzdə spektri mütləq bərk cismin spektri ilə eyni olan qalıq şüalanma olmalıdır və bu şüalanma yüksək izotrop olmalıdır. 1964-cü ildə A.A.Penzias və R.Wilson həssas radio antennasını sınaqdan keçirərək, heç bir şəkildə xilas ola bilmədikləri çox zəif fon mikrodalğalı şüalanma aşkar etdilər. Onun temperaturu 2,73 K olub ki, bu da proqnozlaşdırılan dəyərə yaxındır. İzotropiya təcrübələrindən məlum oldu ki, mikrodalğalı fon radiasiyasının mənbəyi Qalaktikanın daxilində yerləşə bilməz, o vaxtdan Qalaktikanın mərkəzinə doğru radiasiya konsentrasiyası müşahidə edilməlidir. Radiasiya mənbəyi Günəş sisteminin daxilində yerləşə bilməzdi, çünki Radiasiya intensivliyində gündəlik dəyişiklik olacaq. Buna görə də, bu fon radiasiyasının ekstraqalaktik təbiəti haqqında bir nəticə çıxarıldı. Beləliklə, isti Kainat fərziyyəsi müşahidə əsasını aldı.
Kosmik mikrodalğalı fon radiasiyasının təbiətini başa düşmək üçün Kainatın genişlənməsinin ilkin mərhələlərində baş verən proseslərə müraciət etmək lazımdır. Genişlənmə prosesi zamanı Kainatdakı fiziki şərtlərin necə dəyişdiyini nəzərdən keçirək.
İndi hər kub santimetr kosmosda 500-ə yaxın relikt foton var və hər həcmdə daha az maddə var. Genişlənmə zamanı fotonların sayının barionların sayına nisbəti qorunduğundan, lakin Kainatın genişlənməsi zamanı fotonların enerjisi qırmızı sürüşmə səbəbindən zamanla azaldığından belə nəticəyə gələ bilərik ki, keçmişdə hansısa bir zamanda enerji şüalanmanın sıxlığı maddə hissəciklərinin enerji sıxlığından böyük idi. Bu dövr Kainatın təkamülünün radiasiya mərhələsi adlanır. Radiasiya mərhələsi maddənin temperaturu ilə radiasiyanın bərabərliyi ilə xarakterizə olunurdu. O dövrdə radiasiya Kainatın genişlənməsinin xarakterini tamamilə müəyyən etdi. Kainatın genişlənməsinin başlamasından təxminən bir milyon il sonra temperatur bir neçə min dərəcəyə düşdü və əvvəllər sərbəst hissəciklər olan elektronların protonlar və helium nüvələri ilə rekombinasiyası baş verdi, yəni. atomların əmələ gəlməsi. Kainat radiasiya üçün şəffaf oldu və biz indi aşkar etdiyimiz və relikt şüalanma adlandırdığımız bu radiasiyadır. Düzdür, o vaxtdan bəri Kainatın genişlənməsi səbəbindən fotonlar enerjilərini təxminən 100 dəfə azaldıblar. Obrazlı desək, kosmik mikrodalğalı fon kvantları rekombinasiya dövrünü “təzyiq” edib və uzaq keçmiş haqqında birbaşa məlumat daşıyır.
Rekombinasiyadan sonra maddə ilk dəfə radiasiyadan asılı olmayaraq müstəqil təkamül etməyə başladı və onda sıxlıqlar - gələcək qalaktikaların və onların çoxluqlarının embrionları görünməyə başladı. Kosmik mikrodalğalı fon radiasiyasının xüsusiyyətlərini - onun spektrini və məkan dalğalanmalarını öyrənmək üçün eksperimentlər alimlər üçün bu qədər vacibdir. Onların səyləri boşa getmədi: 90-cı illərin əvvəllərində. Rus kosmik eksperimenti Relikt-2 və Amerika Kobe, səmanın qonşu sahələrinin kosmik mikrodalğalı fon radiasiyasının temperaturunda fərqlər aşkar etdilər və orta temperaturdan kənarlaşma yalnız yüzdə mində birdir. Bu temperatur dəyişiklikləri rekombinasiya epoxası zamanı maddənin sıxlığının orta dəyərdən sapması haqqında məlumat daşıyır. Rekombinasiyadan sonra Kainatdakı maddə demək olar ki, bərabər paylandı və sıxlığın ən azı orta səviyyədən bir qədər yuxarı olduğu yerlərdə cazibə daha güclü idi. Məhz sıxlıq dəyişkənliyi sonradan Kainatda müşahidə edilən iri miqyaslı strukturların, qalaktika qruplarının və fərdi qalaktikaların yaranmasına səbəb oldu. Müasir fikirlərə görə, ilk qalaktikalar 4-dən 8-ə qədər qırmızı yerdəyişmələrə uyğun gələn epoxada formalaşmalı idi.
Rekombinasiyadan əvvəlki dövrə daha yaxından baxmaq şansı varmı? Rekombinasiya anına qədər, əsasən Kainatın genişlənməsini yavaşlatan cazibə sahəsini yaradan elektromaqnit şüalanmasının təzyiqi idi. Bu mərhələdə temperatur genişlənmənin başlanmasından bəri keçən zamanın kvadrat kökü ilə tərs mütənasib olaraq dəyişdi. Erkən Kainatın genişlənməsinin müxtəlif mərhələlərini ardıcıl olaraq nəzərdən keçirək.
Təxminən 1013 Kelvin temperaturda Kainatda müxtəlif hissəciklər və antihissəciklər cütləri doğuldu və məhv edildi: protonlar, neytronlar, mezonlar, elektronlar, neytrinolar və s. Temperatur 5*1012 K-ə düşəndə, demək olar ki, bütün proton və neytronlar məhv edilmiş, radiasiya kvantlarına çevrilmişdir; Yalnız "kifayət qədər" antihissəcikləri olmayanlar qaldı. Müasir müşahidə olunan Kainatın materiyasının əsasını məhz bu “artıq” proton və neytronlardan təşkil edir.
T = 2*1010 K-da hərtərəfli nüfuz edən neytrinolar maddə ilə qarşılıqlı əlaqəni dayandırdı - o andan etibarən gələcək neytrino təcrübələri zamanı aşkar edilə bilən "relikt neytrino fonu" qalmalı idi.
İndicə müzakirə edilən hər şey Kainatın genişlənməsindən sonra ilk saniyədə ultra yüksək temperaturda baş verdi. Kainatın "doğuşundan" bir neçə saniyə sonra deyterium, helium, litium və berilyum nüvələrinin əmələ gəldiyi ilkin nukleosintez dövrü başladı. Təxminən üç dəqiqə davam etdi və onun əsas nəticəsi helium nüvələrinin əmələ gəlməsi idi (Kainatdakı bütün maddələrin kütləsinin 25% -i). Heliumdan daha ağır olan qalan elementlər maddənin əhəmiyyətsiz hissəsini - təxminən 0,01% -ni təşkil edirdi.
Nukleosintez dövründən sonra və rekombinasiya dövründən əvvəl (təxminən 106 il) Kainatın sakit genişlənməsi və soyuması baş verdi və sonra - başlanğıcdan yüz milyonlarla il sonra - ilk qalaktikalar və ulduzlar meydana çıxdı.
Son onilliklərdə kosmologiyanın və elementar hissəciklər fizikasının inkişafı nəzəri cəhətdən Kainatın genişlənməsinin çox ilkin, "fövqəladə" dövrünü nəzərdən keçirməyə imkan verdi. Belə çıxır ki, genişlənmənin lap əvvəlində, temperatur inanılmaz dərəcədə yüksək olduqda (1028 K-dən çox) Kainat sürətlənmə ilə genişləndiyi xüsusi bir vəziyyətdə ola bilərdi və vahid həcmə düşən enerji sabit qaldı. Genişlənmənin bu mərhələsi inflyasiya adlanırdı. Maddənin belə bir vəziyyəti bir şərtlə mümkündür - mənfi təzyiq. Ultra-sürətli inflyasiya ekspansiyası mərhələsi kiçik bir dövrü əhatə etdi: təxminən 10-36 saniyədə başa çatdı. Hesab olunur ki, maddənin elementar hissəciklərinin indi bildiyimiz formada həqiqi “doğulması” inflyasiya mərhələsinin başa çatmasından dərhal sonra baş verib və hipotetik sahənin çürüməsi nəticəsində baş verib. Bundan sonra Kainatın genişlənməsi ətalətlə davam etdi.
İnflyasiyalı kainat fərziyyəsi kosmologiyada son vaxtlara qədər izaholunmaz paradokslar hesab edilən bir sıra mühüm suallara, xüsusən də kainatın genişlənməsinin səbəbi sualına cavab verir. Əgər Kainat öz tarixində həqiqətən böyük bir mənfi təzyiqin olduğu bir dövrdən keçibsə, onda cazibə istər-istəməz maddi hissəciklərin cazibəsinə deyil, qarşılıqlı itməsinə səbəb olmalı idi. Və bu o deməkdir ki, Kainat sürətlə, partlayıcı şəkildə genişlənməyə başladı. Əlbəttə ki, inflyasiya Kainatının modeli yalnız bir fərziyyədir: hətta onun müddəalarının dolayı yoxlanılması sadəcə hələ yaradılmamış alətlər tələb edir. Bununla belə, Kainatın təkamülünün ən erkən mərhələsində sürətlə genişlənməsi ideyası müasir kosmologiyaya möhkəm şəkildə daxil olmuşdur.
Erkən Kainat haqqında danışarkən, birdən-birə ən böyük kosmik tərəzidən kvant mexanikasının qanunları ilə təsvir olunan mikrodünya bölgəsinə daşınırıq. Elementar hissəciklərin və ultra yüksək enerjilərin fizikası kosmologiyada nəhəng astronomik sistemlərin fizikası ilə sıx bağlıdır. Ən böyük və ən kiçik burada bir-biri ilə bağlıdır. Bu, gözlənilməz əlaqələr və dərin birliklə dolu dünyamızın heyrətamiz gözəlliyidir.
Yer üzündə həyatın təzahürləri son dərəcə müxtəlifdir. Yerdəki həyat nüvə və nüvədən əvvəlki, tək və çoxhüceyrəli canlılarla təmsil olunur; çoxhüceyrəlilər, öz növbəsində, göbələklər, bitkilər və heyvanlar ilə təmsil olunur. Bu səltənətlərin hər hansı biri müxtəlif növləri, sinifləri, dəstələri, ailələri, cinsləri, növləri, populyasiyaları və fərdləri birləşdirir.
Canlıların bütün görünən sonsuz müxtəlifliyində canlıların bir neçə müxtəlif təşkili səviyyələrini ayırd etmək olar: molekulyar, hüceyrəli, toxuma, orqan, ontogenetik, populyasiya, növ, biogeosenoz, biosfer. Sadalanan səviyyələr öyrənmə asanlığı üçün vurğulanır. Tədqiqat səviyyələrini deyil, Yer kürəsində həyatın təşkili səviyyələrini əks etdirən əsas səviyyələri müəyyən etməyə çalışsaq, bu cür eyniləşdirmənin əsas meyarları konkret elementar, diskret strukturların və elementar hadisələrin mövcudluğu olmalıdır. Bu yanaşma ilə molekulyar genetik, ontogenetik, populyasiya-növ və biogeosenotik səviyyələri ayırmaq üçün zəruri və kifayət qədər olduğu ortaya çıxır (N.V.Timofeyev-Resovski və başqaları).
Molekulyar genetik səviyyə. Bu səviyyəni öyrənərkən, görünür, ən böyük aydınlıq əsas anlayışların müəyyənləşdirilməsində, eləcə də elementar strukturların və hadisələrin müəyyən edilməsində əldə edilmişdir. İrsiyyətin xromosom nəzəriyyəsinin inkişafı, mutasiya prosesinin təhlili, xromosomların, faqların və virusların strukturunun öyrənilməsi elementar genetik strukturların və əlaqəli hadisələrin təşkilinin əsas xüsusiyyətlərini üzə çıxarmışdır. Məlumdur ki, bu səviyyədə əsas strukturlar (nəsildən-nəslə ötürülən irsi informasiyanın kodları) uzunluğuna görə kod elementlərinə - genləri əmələ gətirən azotlu əsasların üçlülərinə differensiallaşdırılmış DNT-dir.
Həyatın təşkilinin bu səviyyəsindəki genlər elementar vahidləri təmsil edir. Genlərlə əlaqəli əsas elementar hadisələrə onların yerli struktur dəyişiklikləri (mutasiyaları) və onlarda saxlanılan məlumatların hüceyrədaxili idarəetmə sistemlərinə ötürülməsi hesab edilə bilər.
Konvariant reduplikasiya şablon prinsipinə əsasən DNT polimeraza fermentinin iştirakı ilə DNT ikiqat spiralının hidrogen bağlarını qırmaqla baş verir. Sonra zəncirlərin hər biri uyğun bir zəncir qurur, bundan sonra yeni zəncirlər bir-birinə tamamlayıcı şəkildə bağlanır, tamamlayıcı zəncirlərin pirimidin və purin əsasları DNT polimeraza ilə hidrogen bağları ilə birləşir. Bu proses çox tez həyata keçirilir. Beləliklə, təxminən 40 min nukleotid cütündən ibarət olan Escherichia coli DNT-nin öz-özünə yığılması cəmi 100 s vaxt tələb edir. Genetik məlumat mRNT molekulları vasitəsilə nüvədən sitoplazmaya ribosomlara ötürülür və orada zülal sintezində iştirak edir. Tərkibində minlərlə amin turşusu olan zülal canlı hüceyrədə 5-6 dəqiqə ərzində, bakteriyalarda isə daha sürətli sintez olunur.
Əsas idarəetmə sistemləri həm konvariant reduplikasiya zamanı, həm də hüceyrədaxili məlumat ötürülməsi zamanı “matris prinsipindən” istifadə edir, yəni. yanında müvafiq spesifik makromolekulların qurulduğu matrislərdir. Hazırda hüceyrələrdə spesifik zülal strukturlarının sintezi üçün matris rolunu oynayan nuklein turşularının strukturuna daxil edilmiş kod uğurla deşifrə olunur. Matris surətinin çıxarılmasına əsaslanan reduplikasiya yalnız genetik normanı deyil, həm də ondan sapmaları qoruyur, yəni. mutasiyalar (təkamül prosesinin əsası). Molekulyar genetik səviyyənin kifayət qədər dəqiq biliyi həyatın təşkilinin bütün digər səviyyələrində baş verən həyat hadisələrinin aydın başa düşülməsi üçün zəruri şərtdir.
Təxminən eyni intensivliklə səmanın hər tərəfindən Yerə gələn və təxminən 3 K temperaturda qara cisim şüalanmasının spektrinə malik olan kosmik elektromaqnit şüalanması (mütləq Kelvin şkalası üzrə 3 dərəcə, -270 ° C-ə uyğundur) . Bu temperaturda radiasiyanın əsas payı santimetr və millimetr diapazonlarında radio dalğalarından gəlir. Kosmik mikrodalğalı fon radiasiyasının enerji sıxlığı 0,25 eV/sm 3 təşkil edir.
Eksperimental radio astronomları bu radiasiyanı “kosmik mikrodalğalı fon” (CMB) adlandırmağa üstünlük verirlər. Nəzəri astrofiziklər bunu tez-tez "relikt radiasiya" adlandırırlar (termin rus astrofiziki İ.S. Şklovski tərəfindən təklif edilmişdir), çünki bu gün isti Kainatın ümumi qəbul edilmiş nəzəriyyəsi çərçivəsində bu radiasiya bizim genişlənmənin erkən mərhələsində yaranmışdır. dünya, onun maddə demək olar ki, homojen və çox isti idi. Bəzən elmi və populyar ədəbiyyatda "üç dərəcə kosmik şüalanma" termininə də rast gəlmək olar. Aşağıda bu şüalanmanı “relikt radiasiya” adlandıracağıq.
1965-ci ildə kosmik mikrodalğalı fon radiasiyasının kəşfi kosmologiya üçün böyük əhəmiyyət kəsb edirdi; 20-ci əsrin təbiət elminin ən mühüm nailiyyətlərindən birinə çevrildi. və təbii ki, qalaktikaların spektrlərində qırmızı sürüşmənin kəşfindən sonra kosmologiya üçün ən vacib olanı. Zəif relikt şüalanma bizə Kainatımızın mövcudluğunun ilk anları, bütün Kainatın isti olduğu və onda nə planetlərin, nə ulduzların, nə qalaktikaların olmadığı o uzaq dövr haqqında məlumat verir. Son illərdə yerüstü, stratosfer və kosmik rəsədxanalardan istifadə etməklə aparılan bu radiasiyanın təfərrüatlı ölçülməsi Kainatın yaranmasının sirrinin pərdəsini qaldırır.
Qaynar kainat nəzəriyyəsi. 1929-cu ildə amerikalı astronom Edvin Hubble (1889-1953) əksər qalaktikaların bizdən uzaqlaşdığını və qalaktika nə qədər tez yerləşərsə (Habbl qanunu) kəşf etdi. Bu, təxminən 15 milyard il əvvəl başlayan Kainatın ümumi genişlənməsi kimi şərh edildi. Kainatın uzaq keçmişdə, qalaktikaların bir-birindən yenicə uzaqlaşmağa başladığı və hətta daha əvvəl necə göründüyü ilə bağlı sual yarandı. Eynşteynin ümumi nisbilik nəzəriyyəsinə əsaslanan və Kainatın dinamikasını təsvir edən riyazi aparat hələ 1920-ci illərdə Villem de Sitter (1872-1934), Alexander Fridman (1888-1925) və Georges Lemaitre (1964-1964) tərəfindən yaradılmışdır. ), fiziki haqqında Kainatın təkamülünün erkən dövründəki vəziyyəti haqqında heç nə məlum deyildi. Kainatın tarixində “genişlənmənin başlanğıcı” sayıla biləcək müəyyən bir məqamın olması belə dəqiq deyildi.
1940-cı illərdə nüvə fizikasının inkişafı keçmişdə Kainatın təkamülü üçün nəzəri modellərin işlənib hazırlanmasına imkan verdi, o zaman ki, onun materiyası nüvə reaksiyalarının mümkün olduğu yüksək sıxlığa qədər sıxılırdı. Bu modellər, ilk növbədə, Kainatın materiyasının tərkibini izah etməli idi, o vaxta qədər ulduzların spektrlərinin müşahidələri ilə kifayət qədər etibarlı şəkildə ölçülmüşdür: orta hesabla, onlar hidrogenin 2/3-dən və Heliumun 1/3 hissəsi və bütün digər kimyəvi elementlər birlikdə 2% -dən çox deyil. Nüvədaxili hissəciklərin - protonların və neytronların xüsusiyyətlərini bilmək, bu hissəciklərin ilkin məzmunu və maddənin temperaturu və termodinamik tarazlıqda olan radiasiya ilə fərqlənən Kainatın genişlənməsinin başlanğıc variantlarını hesablamağa imkan verdi. Bununla. Seçimlərin hər biri Kainatın orijinal maddəsinin öz tərkibini verdi.
Əgər təfərrüatları nəzərdən qaçırsaq, onda Kainatın genişlənməsinin başlanğıcının baş verdiyi şərtlər üçün iki əsaslı fərqli ehtimal var: onun maddəsi ya soyuq, ya da isti ola bilər. Nüvə reaksiyalarının nəticələri bir-birindən əsaslı şəkildə fərqlənir. Kainatın qaynar keçmişinin mümkünlüyü fikrini ilk əsərlərində Lemaitre ifadə etsə də, tarixən ilk dəfə 1930-cu illərdə soyuq başlanğıcın mümkünlüyünü nəzərdən keçirdi.
İlk fərziyyələrdə Kainatdakı bütün maddələrin əvvəlcə soyuq neytronlar şəklində mövcud olduğuna inanılırdı. Sonradan məlum oldu ki, bu fərziyyə müşahidələrə ziddir. Fakt budur ki, sərbəst vəziyyətdə olan bir neytron meydana gəldikdən sonra orta hesabla 15 dəqiqə parçalanır, proton, elektron və antineytrinoya çevrilir. Genişlənən Kainatda yaranan protonlar qalan neytronlarla birləşməyə başlayacaq və deyterium atomlarının nüvələrini meydana gətirəcək. Bundan əlavə, nüvə reaksiyaları zənciri helium atomlarının nüvələrinin meydana gəlməsinə səbəb olacaqdır. Daha mürəkkəb atom nüvələri, hesablamalardan göründüyü kimi, bu vəziyyətdə praktiki olaraq yaranmır. Nəticədə bütün maddələr heliuma çevriləcək. Bu nəticə ulduzlar və ulduzlararası maddənin müşahidələri ilə kəskin ziddiyyət təşkil edir. Təbiətdə kimyəvi elementlərin yayılması maddənin genişlənməsinin soyuq neytronlar şəklində başlaması fərziyyəsini rədd edir.
1946-cı ildə ABŞ-da Kainatın genişlənməsinin ilkin mərhələlərinin "qaynar" versiyası rus əsilli fizik Georgi Qamov (1904-1968) tərəfindən təklif edildi. 1948-ci ildə onun əməkdaşları Ralf Alfer və Robert Hermanın müxtəlif kimyəvi elementlərin miqdarı ilə onların izotopları arasında hazırda müşahidə edilən əlaqələri əldə etmək üçün kosmoloji genişlənmənin başlanğıcında qaynar maddədəki nüvə reaksiyalarını tədqiq edən işi nəşr olundu. Həmin illərdə maddənin təkamülünün ilk anlarında bütün kimyəvi elementlərin mənşəyini onların sintezi ilə izah etmək istəyi təbii idi. Məsələ burasındadır ki, o zaman onlar səhvən Kainatın genişlənməsinin başlanğıcından keçən vaxtı cəmi 2-4 milyard il hesab edirdilər. Bu, həmin illərdə astronomik müşahidələr nəticəsində yaranan Hubble sabitinin həddən artıq qiymətləndirilməsi ilə əlaqədar idi.
Kainatın 2-4 milyard illik yaşını Yerin yaşının təxminləri ilə - təxminən 4 milyard il - müqayisə edərək, Yerin, Günəşin və ulduzların hazır kimyəvi tərkibə malik ilkin maddədən əmələ gəldiyini fərz etməli olduq. . Ulduzlarda elementlərin sintezi ləng proses olduğundan və Yerin və digər cisimlərin əmələ gəlməsindən əvvəl onun həyata keçirilməsi üçün vaxt olmadığı üçün bu tərkibin əhəmiyyətli dərəcədə dəyişmədiyinə inanılırdı.
Ekstraqalaktik məsafə miqyasının sonrakı təftişi də Kainatın yaşının yenidən nəzərdən keçirilməsinə səbəb oldu. Ulduzların təkamülü nəzəriyyəsi bütün ağır elementlərin (heliumdan daha ağır) mənşəyini ulduzlardakı nukleosintezi ilə uğurla izah edir. Kainatın genişlənməsinin ilkin mərhələsində bütün elementlərin, o cümlədən ağır elementlərin mənşəyini izah etməyə artıq ehtiyac yoxdur. Bununla belə, qaynar Kainat fərziyyəsinin mahiyyəti doğru çıxdı.
Digər tərəfdən, ulduzların və ulduzlararası qazın tərkibindəki helium kütləsi təxminən 30% təşkil edir. Bu, ulduzlardakı nüvə reaksiyaları ilə izah edilə biləndən qat-qat artıqdır. Bu o deməkdir ki, helium, ağır elementlərdən fərqli olaraq, Kainatın genişlənməsinin başlanğıcında, lakin eyni zamanda məhdud miqdarda sintez edilməlidir.
Gamow nəzəriyyəsinin əsas ideyası bir maddənin yüksək temperaturunun bütün maddənin heliuma çevrilməsinə mane olmasıdır. Genişlənmənin başlamasından 0,1 saniyə sonra temperatur təxminən 30 milyard K idi. Belə isti maddə çoxlu yüksək enerjili fotonları ehtiva edir. Fotonların sıxlığı və enerjisi o qədər yüksəkdir ki, işıq işıqla qarşılıqlı əlaqədə olur və elektron-pozitron cütlərinin yaranmasına səbəb olur. Cütlərin məhvi öz növbəsində fotonların istehsalına, həmçinin neytrino və antineytrino cütlərinin yaranmasına səbəb ola bilər. Bu “qaynar qazanda” adi bir maddə var. Çox yüksək temperaturda mürəkkəb atom nüvələri mövcud ola bilməz. Onlar ətrafdakı enerjili hissəciklər tərəfindən dərhal parçalanacaqdılar. Buna görə də, ağır maddə hissəcikləri neytron və proton şəklində mövcuddur. Enerjili hissəciklərlə qarşılıqlı təsir neytronların və protonların sürətlə bir-birinə çevrilməsinə səbəb olur. Bununla belə, neytronların protonlarla birləşmə reaksiyaları baş vermir, çünki yaranan deyterium nüvəsi yüksək enerjili hissəciklər tərəfindən dərhal parçalanır. Belə ki, yüksək temperatura görə heliumun əmələ gəlməsinə səbəb olan zəncir elə başlanğıcda qırılır.
Yalnız genişlənən Kainat bir milyard kelvindən aşağı bir temperatura qədər soyuduqda, yaranan deyteriumun bir hissəsi artıq saxlanılır və helium sintezinə səbəb olur. Hesablamalar göstərir ki, bir maddənin temperaturu və sıxlığı elə tənzimlənə bilər ki, bu anda maddədəki neytronların nisbəti kütlənin təxminən 15% -dir. Bu neytronlar eyni sayda protonla birləşərək heliumun təxminən 30%-ni təşkil edir. Qalan ağır hissəciklər protonlar - hidrogen atomlarının nüvələri şəklində qaldı. Nüvə reaksiyaları Kainatın genişlənməsinin başlamasından sonra ilk beş dəqiqədən sonra bitir. Sonradan, Kainat genişləndikcə onun maddə və radiasiyasının temperaturu azalır. Qamov, Alfer və Hermanın 1948-ci ildəki əsərlərindən belə çıxırdı: əgər qaynar Kainat nəzəriyyəsi təbiətin əsas kimyəvi elementləri kimi 30% helium və 70% hidrogenin meydana çıxacağını proqnozlaşdırırsa, müasir Kainat qaçılmaz olaraq təbii elementlərlə doldurulmalıdır. ilkin isti şüalanmanın qalığı (“relikt”) və müasir temperatur Bu QMİ 5 K ətrafında olmalıdır.
Bununla belə, kosmoloji genişlənmənin başlanğıcı üçün müxtəlif variantların təhlili Gamow hipotezi ilə bitmədi. 1960-cı illərin əvvəllərində Ya.B Zeldoviç tərəfindən soyuq versiyaya qayıtmaq üçün dahiyanə cəhd edildi və o, ilkin soyuq maddənin protonlar, elektronlar və neytrinolardan ibarət olduğunu irəli sürdü. Zeldoviçin göstərdiyi kimi, belə bir qarışıq genişləndikdə təmiz hidrogenə çevrilir. Helium və digər kimyəvi elementlər, bu fərziyyəyə görə, daha sonra ulduzlar yarandıqda sintez edilmişdir. Qeyd edək ki, bu vaxta qədər astronomlar artıq bilirdilər ki, Kainat Yerdən və ətrafımızdakı ulduzların əksəriyyətindən bir neçə dəfə yaşlıdır və o illərdə ulduzdan əvvəlki maddədə heliumun bolluğu ilə bağlı məlumatlar hələ də çox qeyri-müəyyən idi.
Belə görünür ki, Kainatın soyuq və isti modelləri arasında seçim etmək üçün həlledici sınaq kosmik mikrodalğalı fon radiasiyasının axtarışı ola bilər. Amma nədənsə Qamov və onun həmkarlarının proqnozlarından sonra uzun illər ərzində heç kim şüurlu şəkildə bu şüalanmanı aşkarlamağa çalışmadı. 1965-ci ildə Amerikanın Bell şirkətinin radiofizikləri R.Wilson və 1978-ci ildə Nobel mükafatına layiq görülmüş A.Penzias tərəfindən tamamilə təsadüfən aşkar edilmişdir.
Kosmik mikrodalğalı fon radiasiyasını aşkar etmək yolunda. 1960-cı illərin ortalarında astrofiziklər Kainatın qaynar modelini nəzəri cəhətdən öyrənməyə davam etdilər. Kosmik mikrodalğalı fon radiasiyasının gözlənilən xüsusiyyətlərinin hesablanması 1964-cü ildə SSRİ-də A.G.Doroşkeviç və İ.D.Novikov, Böyük Britaniyada isə müstəqil olaraq F.Hoyl və R.J.Teylor tərəfindən aparılmışdır. Amma bu əsərlər Qamov və onun həmkarlarının əvvəlki əsərləri kimi diqqəti cəlb etmirdi. Lakin onlar artıq inandırıcı şəkildə sübut ediblər ki, kosmik mikrodalğalı fon radiasiyasını müşahidə etmək olar. Bizim dövrümüzdə bu radiasiyanın həddindən artıq zəifliyinə baxmayaraq, xoşbəxtlikdən, bütün digər kosmik mənbələrin ümumiyyətlə daha zəif şüalanma yaydığı elektromaqnit spektrinin həmin bölgəsində yerləşir. Buna görə də, kosmik mikrodalğalı fon radiasiyasının məqsədyönlü axtarışı onun kəşfinə səbəb olmalı idi, lakin radio astronomlarının bundan xəbəri yox idi.
A.Penzias Nobel mühazirəsində belə demişdir: “Kosmik mikrodalğalı fon radiasiyasının radio diapazonunda aşkar edilə bilən hadisə kimi ilk dəfə dərc olunmuş tanınması 1964-cü ilin yazında A.G.Doroşkeviç və İ.D.Novikovun qısa məqaləsində ortaya çıxdı Metaqalaktikada orta radiasiya sıxlığı və relativistik kosmologiyanın bəzi məsələləri. Həmin il ingilis dilinə tərcüməsi çıxsa da, bir qədər sonra, məşhur Sovet Fizikası - Hesabatlar jurnalında məqalə, görünür, bu sahədə digər mütəxəssislərin diqqətini cəlb etməmişdir. Bu əlamətdar məqalə yalnız QMİ-nin spektrini qara cisim dalğası fenomeni kimi çıxarmaqla kifayətlənmir, həm də onu aşkar etmək üçün ən uyğun alət kimi Krouford Hilldəki Bell Laboratoriyasındakı iyirmi futluq buynuzlu reflektora diqqət yetirir!” (sitat gətirdi: Şarov A.S., Novikov İ.D. Kainatın Partlayışını Kəşf edən İnsan: Edvin Hablın həyatı və işi M., 1989).
Təəssüf ki, bu məqalə həm nəzəriyyəçilər, həm də müşahidəçilər tərəfindən diqqətdən kənarda qaldı; kosmik mikrodalğalı fon radiasiyasının axtarışına təkan vermədi. Elm tarixçiləri hələ də maraqlanırlar ki, niyə uzun illər heç kim şüurlu şəkildə isti kainatdan radiasiya axtarmağa çalışmayıb. Maraqlıdır ki, bu kəşf keçmişdə - 20-ci əsrin ən böyüklərindən biridir. - Alimlər ona fikir vermədən bir neçə dəfə yanından keçdilər.
Məsələn, kosmik mikrodalğalı fon radiasiyası hələ 1941-ci ildə aşkar edilə bilərdi. Sonra kanadalı astronom E.MakKellar Zeta Ofiuçi ulduzunun spektrində ulduzlararası sianogen molekullarının yaratdığı udma xətlərini təhlil etdi. O, belə bir nəticəyə gəldi ki, spektrin görünən bölgəsindəki bu xətlər yalnız işıq fırlanan siyanogen molekulları tərəfindən udulduğu zaman yarana bilər və onların fırlanması təxminən 2,3 K temperaturlu şüalanma ilə həyəcanlanmalıdır. Əlbəttə ki, heç kim ola bilməz. sonra düşündüm ki, bu molekulların fırlanma səviyyələrinin həyəcanlanması kosmik mikrodalğalı fon radiasiyasından qaynaqlanır. Yalnız 1965-ci ildə kəşf edildikdən sonra İ.S.Şklovskinin, J.Fieldin və başqalarının əsərləri nəşr olundu ki, bu əsərlərdə ulduzlararası sianogen molekulların fırlanmasının həyəcanlanması, bir çox ulduzların spektrlərində aydın müşahidə olunur. məhz relikt şüalanma nəticəsində yaranır.
Daha dramatik bir hekayə 1950-ci illərin ortalarında baş verdi. Sonra gənc alim T.A.Şmaonov, məşhur sovet radio astronomları S.E.Khaikin və N.L.Kaidanovskinin rəhbərliyi altında 32 sm dalğa uzunluğunda radio emissiyasını ölçdü uzun illər sonra Penzias və Wilson tərəfindən istifadə edilmişdir. Şmaonov mümkün müdaxiləni diqqətlə öyrəndi. Təbii ki, o vaxt onun ixtiyarında amerikalıların sonradan əldə etdiyi kimi həssas qəbuledicilər hələ yox idi. Şmaonovun ölçmələrinin nəticələri 1957-ci ildə namizədlik dissertasiyasında və "Alətlər və Eksperimental Texnikalar" jurnalında dərc edilmişdir. Bu ölçmələrdən əldə edilən nəticə belə oldu: “Məlum oldu ki, fon radio emissiyasının effektiv temperaturunun mütləq dəyəri... 4 ± 3 K-ə bərabərdir.” Şmaonov radiasiya intensivliyinin səma istiqamətindən və zamandan asılı olmadığını qeyd edib. Ölçmə xətaları böyük olsa da və 4 rəqəminin etibarlılığından danışmağa ehtiyac olmasa da, indi bizə aydın olur ki, Şmaonov kosmik mikrodalğalı fon radiasiyasını dəqiq ölçüb. Təəssüf ki, nə onun özü, nə də digər radioastronomlar kosmik mikrodalğalı fon radiasiyasının mövcud olması ehtimalı haqqında heç nə bilmirdilər və bu ölçmələrə lazımi əhəmiyyət vermədilər.
Nəhayət, təxminən 1964-cü ildə Prinstondan (ABŞ) məşhur eksperimental fizik Robert Dik şüurlu şəkildə bu problemə yaxınlaşdı. Onun mülahizələri genişlənmə və büzülməni dəfələrlə yaşayan “sallanan” Kainat nəzəriyyəsinə əsaslansa da, Dik kosmik mikrodalğalı fon radiasiyasını axtarmağın zəruriliyini aydın başa düşürdü. Onun təşəbbüsü ilə 1965-ci ilin əvvəlində gənc nəzəriyyəçi F.J.E.Pibls lazımi hesablamaları apardı və P.G.Roll və D.T.Uilkinson Prinstondakı Palmer Fizika Laboratoriyasının damında kiçik səs-küylü antenna qurmağa başladılar. Fon radiasiyasını axtarmaq üçün böyük radioteleskoplardan istifadə etmək lazım deyil, çünki radiasiya bütün istiqamətlərdən gəlir. Böyük bir antenanın şüanı səmanın daha kiçik sahəsinə yönəltməsindən heç nə əldə edilmir. Lakin Dik qrupunun planlaşdırılan kəşfi etməyə vaxtı yox idi: onların avadanlıqları artıq hazır olduqda, yalnız bir gün əvvəl başqalarının təsadüfən etdiyi kəşfi təsdiqləməli idilər.
