356
инфляции — на ю-36 секунде. Вселенная, заполненная горячей плазмой, расширяется гораздо медленнее — по степенному закону, показатель степени которого зависит от уравнения состояния (взаимосвязи между давлением и плотностью энергии) на данном этапе.
Ну, а на ю_1° секунде происходит так называемый «элек- трослабый фазовый переход». Единое электрослабое взаимодействие разделяется на силы слабого взаимодействия с участием нейтрино и силы взаимодействия электромагнитного. Приобретают массу все известные нам элементарные частицы — лептоны, включая, судя по всему, нейтрино, кварки и частицы — переносчики слабого взаимодействия, W+-, W-- и 2°-бозоны.
Безмассовым остается только переносчик электромагнитного взаимодействия — фотон. Собственно, именно поэтому электромагнитное взаимодействие действует на произвольно больших расстояниях.
После электрослабого фазового перехода Вселенная уже более- менее похожа на привычный нам мир (ну, с точки зрения физика, конечно). Самое существенное отличие — это что пока, при подобных температурах и плотностях энергии, кварки могут «наблюдаться» в почти «свободном» состоянии. Так что Вселенная тогда представляла собой своеобразный «кварковый суп».
В современных же условиях, как, возможно, многим читателям известно, существует явление, называемое «невылетанием кварков» — или же конфайнментом (от агл. confinement — «удержание»).
Дело в том, что силы сильного взаимодействия (обеспечиваемые частицами-переносчиками — глюонами) обладают замечательным свойством, называемым «асимптотической свободой». Они очень слабые на близких расстояниях (под близкими, конечно, понимаются расстояния не в привычном нам повседневном смысле, тут мы говорим о процессах внутри атомных ядер, т. е. масштабах меньших ю-13 см), но резко усиливаются при увеличении расстояния между двумя связанными кварками.
357
Хорошей аналогией может служить поведение резинового шнура, соединяющего два шарика. «Но мы же можем «дернуть» так сильно, что шнур порвется?» — спросит вдумчивый читатель. Да, шнур порвется, а вот с глюонной «струей» будет более интересно.
Если энергия ее «натяжения» превысит пороговую, то она пойдет на образование пары «кварк»-«антикварк». И кварк, за который мы «тянули», вылетит из ядра вместе с антикварком, т. е. мы получим обыкновенный мезон, а вовсе не одинокий кварк.
Такая, совсем уж знакомая нам ситуация настает на ю 4 секунде, когда температура падает до ю12 К. Кварки «слипаются» и образуют привычные нам протоны и нейтроны.
Причем частиц, как уже было сказано, образуется чуть-чуть больше, чем античастиц. И, вскоре после своего образования, частицы и античастицы аннигилируют, образуя огромное количество гамма-квантов.
Собственно, как легко понять из той доли, на которую число частиц превышало число античастиц (примерно одна миллиардная, как вы помните) — на каждый частицу материи нынче приходится около миллиарда фотонов. Тех самых фотонов реликтового излучения, о которых мы уже столько рассказывали. И во Вселенной настает эпоха доминирования излучения, т. е. уже упомянутый ранее радиационно-доминированный период1.
Давление в этот период вполне положительно и равно плотности энергии, деленной на три.
Ну, а антиматерия исчезла вся — или почти вся. Хотя определенные исследования в этом направлении продолжаются, тот же спектр реликтового излучения, а также исследования космических лучей накладывает очень сильные ограничения на возможное ее количество. Так что на «антизвезды» в нашей Галактике и другие «антигалактики», пожалуй, можно уже не рассчитывать.
К 1 секунде жизни Вселенной температура падает до «всего лишь» десяти миллиардов кельвинов. Такой «небольшой» тем
1 Для любознательных — в этот период размер Вселенной растет пропорционально квадратному корню из времени. — Примеч. авт.
358
пературы становится недостаточно для поддержания нужного темпа реакций слабого взаимодействия, в которых рождаются нейтрино — и нейтрино, таким образом, выходят из состояния термодинамического равновесия с первичной плазмой. После этого момента их общее число во Вселенной остается примерно неизменным — происходит, как говорят, их «закалка».
Еще немного спустя (и на этот раз «немного» — это действительно немного) температура плазмы падает настолько (ниже общей массы электрона и позитрона в энергетических единицах), что происходит процесс аннигиляции электрон-позитронных пар. Этот процесс несколько повышает температуру реликтовых фотонов, остающихся в термодинамическом равновесии с плазмой, но практически не затрагивает первичные нейтрино.