Строение и эволюция Вселенной

технологий практи-чески исчерпала свои возможности. Новые направления основываются на открытиях в уже построенной нами СМ:
управляемый термоядерный синтез, нейтринная астрономия и геотомография, нанотехнологии, перспектива уничтожения ядерных боезапасов с помощью коллайдерных нейтрино, квантовые компьютеры, двигатели на антиводороде, антинейтринные детекторы для контроля за работой АЭС и т.д.

размеры элементарных частиц

см

8 глюонов .
2. Электромагнитное взаимодействие – структура материи на уровне атома и молекулы. Переносчик – фотон .
3. Слабое взаимодействие ответственно за нестабильность материи. Переносчики – калибровочные бозоны .
4. Гравитационное взаимодействие обладает кумулятивным эффектом и на макроскопическом уровне является доминирующим. Переносчик – гравитон .

Фундаментальные частицы

1) частицы материи – кварки и лептоны

2) переносчики взаимодействий -
3) бозон Хиггса.

ИТОГО 37 частиц

red, green, blue

с длиной окружности 26,7 км проложен под землёй на территории ФранцииФранции и Швейцарии. Глубина туннеля — от 50 до 175 метров. Для удержания, коррекции и фокусировки протонных пуч-ков используются 1624 сверхпроводящих магнитаГлубина туннеля — от 50 до 175 метров. Для удержания, коррекции и фокусировки протонных пуч-ков используются 1624 сверхпроводящих магнита, общая длина которых превышает 22 км. Магниты работают при T=1,9 K (−271 °C), что немного ниже температуры перехода гелия в сверхтекучее состояние. Конечная светимость БАК L=1,7·1034 частиц/см²·с.

of reliable experiments both in elementary particle physics and in physics of macrocosmos

In the nearest future increasing the energy of accelerators and improving the accuracy of observations in gamma-

at a detector on a direct line from their sources, undeflected by intervening magnetic fields, with expected energy up to
eV
As a result, we could define the source of these ultra high energy (UHE) cosmic neutrinos.
Another important and promising aspect of UHE neutrino physics is the possibility to study the production of exotic objects, such as additional (compared to the SM) particles, microscopic black holes, monopoles and so on.

телескопа в виде гирлянд
располагаются на глубине от
1450 до 2450 метров, каждая
такая гирлянда имеет 60 фото-
умножителей. Общий объем, с
которого производится регистра-
ция черенковского излучения со
ставляет 1 кубический километр.
IceCube детектирует нейтрино,
идущие со стороны Земли.
Такая настройка позволяет отфи-
льтровать поток нейтрино от об-
щего потока частиц приходящих
из атмосферы или космоса. Таким образом IceCube, находясь на Южном полюсе, улавли-вает частицы, приходящие с северной стороны планеты. Запуск данного современного детектора в 2011-м году ознаменовал начало эры нейтринной астрономии. К 2028-му году планируется расширить данный нейтринный телескоп до 10 кубических километров.

is a working European research infrastructure that is located at the bottom of the Mediterranean Sea (since spring 2019). First data results have been reported on the international conferences and workshops. It hosts the next-generation NT in the form of a water Cherenkov detector It hosts the next-generation NT in the form of a water Cherenkov detector with an instrumen-ted volume of about five cubic km distributed over three locations in the Mediterranean: KM3NeT-Fr (off Toulon It hosts the next-generation NT in the form of a water Cherenkov detector with an instrumen-ted volume of about five cubic km distributed over three locations in the Mediterranean: KM3NeT-Fr (off Toulon, France), KM3NeT-It (off Portopalo di Capo Passero It hosts the next-generation NT in the form of a water Cherenkov detector with an instrumen-ted volume of about five cubic km distributed over three locations in the Mediterranean: KM3NeT-Fr (off Toulon, France), KM3NeT-It (off Portopalo di Capo Passero, Italy) and KM3NeT-Gr (off Pylos, Greece). The main objectives KM3NeT are the discovery and subsequent observation of UHE neutrino sources in the Universe, the indirect search of dark matter and the determination of the mass hierarchy of neutrinos.

a coherent strategy among the neutrino telescope projects.
At present, it consists of four partners:
- The ANTARES Collaboration (Mediterranean Sea off the coast of Toulon,
France)
- The Baikal Collaboration (Russia)
- The IceCube Collaboration (Amundsen–Scott South Pole StationAmundsen–Scott South Pole Station in Antarctica)
The KM3NeT Collaboration (Mediterranean Sea, France, Italy and Greece)
In the nearest future these experiments will be the fashion legislators in the neutrino astronomy. They taken together are capable to span all the sky and to detect the galactic neutrinos flying on all sides.

Глобальная нейтринная обсерватория.+
Расположение трех подводных нейтринных телескопов
Полная версия: http://spacegid.com/neytrinnyie-teleskopyi.html#ixzz4n7Uj1JZN

having several tons of detector target material. Examples of such targets include: water-filled mines in mountains (such as in Japan) and vast volumes of ice (such as IceCube at the South Pole). Neutrino detectors have been getting bigger and bigger over the years as scientists attempt to measure ever more rare neutrino signals.
ARIANNA targets neutrinos of energies higher than ever detected before. The design utilizes the fact that a rare neutrino interaction in ice not only causes light emission in certain materials (the most common detection technique so far), but also generates a radio pulse. In clear ice, radio pulses are detectable over distances of several kilometers, which allows the instrumentation of large quantities of ice with relatively few radio detectors.

Detecting UHE neutrinos in ARIANNA will allow for studies of funda-mental parameters such as cross-sections, multipole moments, masses and so on. Currently eight ARIANNA stations are taking data on the Ross Ice-shelf, in a prototype experiment called the Hexagonal Radio Array (HRA). Since the HRA is currently a small array, its sensitivity to neut-rinos is also still low and no detection has so far been made.

частиц – изучает внутреннее строение Земли посредством измерения потока геонейтрино на ее поверхности.

в.н.э.);
2. Н. Коперник - гелиоцентрическая система (XVI в.н.э.);
3. Вселенная как мир галактик (Метагалактика) (начало XX в.).
(Э. Хаббл, 1923 г., расстояние до М31)
Современная космология возникла после создания ОТО.
Релятивистская космологическая модель (А. Эйнштейн 1917 г.)

- тензор энергии-импульса материи, -

В СТО

пространство плоское (евклидово) и метрика такова

метрический тензор, определяющий

геометрию пространства-времени

в правой — тензор энергии-импульса, в котором сосредоточены сведения о плотности энергии вещества и различных полей, об их давлении в разных направлениях, об их распределении в прост-ранстве и о состоянии движения. Можно «читать» уравнения Эйнштейна спра-ва налево, заявляя, что с их помощью материя «говорит» пространству, как ему искривляться. Но можно и — слева направо, тогда интерпретация будет иной: геометрия диктует свойства материи, которая могла бы обеспечить ее, геомет-рии, существование.
Под действием гравитации Вселенная должна схлопываться, что противо-речило теории стационарной Вселенной.
Идея – ввести в уравнение Эйнштейна силу, препятствующую гравита-ции, т. е. антигравитацию (космологический член)
Для обычного вещества эта плотность соответствует 10 атомам водорода на 1 м3 (даже межзвездный газ в несколько раз плотнее)

а знакомая всем гравитация и есть проявление такого искривления. Материя «прогибает», искривляет пространство вокруг себя, и — чем она плот-нее, тем сильнее искривление.

Две звезды, вращающиеся вокруг друг друга на очень высокой скорости иллюстрируют искривление пространства-времени. Конечно, само это искривление увидеть невозможно, но можно наблюдать ту самую гравитационную воронку, которая это искривление сопровождает.

парсек= см
Туманность Андромеды движется к Земле со скоростью около 100 км/с,
а скопление галактик в созвездии Девы летит от Земли со скоростью
порядка 1000 км/с.
миллиардов лет

аналогии с моделью идеальной жидкости с плотностью и давлением , усредненным по всем галактикам, их скоплениям и сверхскоплениям.

Уравнение (3) описывает изменение скорости расширения Вселенной под
действием тяготения.
Тяготение создается не только плотностью среды, но и ее давлением
- эффективная гравитирующая энергия вещества.
Космологическое слагаемое вызывает антигравитацию!!

Временные компоненты уравнения Эйнштейна (

)

дают

некотором знать значение как плотности ( , так и космологической постоянной -

-постоянная Хаббла

Барионная материя

Холодная темная материя (барионная и небарионная)

(1930 г. Ф. Цвикки)

Она не излучает и не поглощает электромагнитных волн и её влияние проявляется только по создаваемому ей тяготению.

В состав барионной ХТМ входят уже обнаруженные космические объекты: коричневые и белые карлики, нейтронные звёзды, чёрные дыры. Кроме того, такие гипотетические объекты, как кварковые и преонные звёзды также могут являться частью барионной ХТМ.

(WMAP -

( ESA Planck, 2014)

(WMAP)

(Planck)

Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, 2011)

(0.5% звезды)

interacting massive particles -WIMPs - вимпы), которые образуют невидимую корону, или гало, вокруг каждой Галактики, удерживая её своим гравитационным полем. Подобные темные гало имеются также в скоплениях и сверхскоплениях галактик.

Первые сведения о распределении ХТМ во Вселенной были получены при наблюдении спектра света удаленных галактик на CFHC Telescope (Canada-France-Hawaii Telescope) в обсерватории Мауна-Кеа (Гавайи). Поскольку испускаемые галактиками фотоны меняют свою частоту при прохождении скоплений ХТМ за счет гравитационного взаимодействия, то регистрация фотонов прошедших сквозь эти скопления и миновавших их, позволила определить области локализации ХТМ.

облака газа из ионизированного водорода.
Эти облака расположены вдоль линии, соединяющей Андромеду и Треугольник. Возможно, что эти скопления материи "прилипли" к невидимой "пуповине" из DM,соединяющей эти галактики. Используемая методика позволяет изучить и другие нити гигантской трехмерной "космической паутины" из DM, оплетающей всю Вселенную. 
Т

представляет собой остаток некогда плотного и очень горячего вещества на ранних этапах эволюции Вселенной. В ходе космологического расширения излучение остыло до наблюдаемой сейчас очень низкой температуры - около 3K. В состав реликтового излучения входят фотоны (а возможно и гравитоны) и их полное число приблизительно 500 фотонов на 1 кубический см.

В 1998-1999 гг. открыта еще одна космологическая субстанция, космический вакуум или темная энергия (нобелевская премия 2011 г.)

(WMAP)

(Planck)

система из белого карлика (вырожденный газ) и красного гиганта. Вещество перетекает с красного гиганта на поверхность белого карлика и когда его давление не способно выдержать вес скопившегося вещества, происходит взрыв.
одна вспышка на 100 лет и длится всего несколько месяцев

Зависимость видимой светимости сверхновых от красного смещения

При ускорение Вселенной сменило знак. Расчеты показывают, что это произошло приблизительно в эпоху t=(6-8) млрд. лет.

присутствует повсюду и от него никак нельзя заэкранироваться. Он не испускает и не поглощает никакого электромагнитного излучения.
С обычным веществом вакуум взаимодействует только через
гравитацию.
По своим свойствам вакуум принципиально отличается от всех других форм космологических субстанций, плотность которых неоднородна в пространстве, падает со временем в ходе космологического расширения и может меняться в различных системах отсчета. В любой произвольной системе отсчета космический вакуум выглядит абсолютно одинаково.

гравитационному воздействию этих тел не поддается. Следовательно, третий закон Ньютона для вакуума не работает. Если перевести это на язык динамических наблюдаемых, то вакуум имеет отрицательную активную гравитационную массу, а его пассивная гравитационная масса и инерциальная масса равны нулю.

Итак, в современной космологии как и во времена Аристотеля
тоже имеется ровно четыре стихии, или космической энергии, из
которых состоит Вселенная

поле), которое заполняло собой все пространство.
Вакуумоподобное означает, что мы имеем состояние с как у вакуума, а термин неустойчивое говорит о том, что данная субстанция находится в ложном минимуме (ложный вакуум).

Что могло послужить причиной первотолчка, после которого это состояние
превратилось в разлетающуюся во все стороны материю при чудовищной температуре?

(начальная или космологическая
сингулярность)

При

состояние с

и

Все симметрии и все законы, определяющие дальнейшую динамику Вселенной
были запрограммированы в этой начальной сингулярности, подобно
тому как молекулы ДНК предопределяют будущее человека.

данное поле стремится занять положение истинного минимума.
Колоссальная разность энергий между ложным и истинным
минимумами приводит к огромной плотности инфлатонного поля
При вакуумоподобном состоянии с большой плотностью все время имеется сильное гравитационное отталкивание, которое и послужило причиной первотолчка, приведшему к экспоненциальному расширению Вселенной
(стадия инфляции).

падала чрезвычайно медленно. Из-за этого масса материи во Вселенной постоянно возрастала.
С новой массой рождалось и новое тяготение этой массы. Положительная энергия материи компенсировалась рождающейся отрицательной энергией гравитации, и в сумме закон сохранения энергии соблюдался.

Стадия инфляции продолжается недолго с, но этого времени оказывается достаточно
для того, чтобы Вселенная успела увеличить свой размер примерно в
раз.
Инфлатонное поле начинает быстро колебаться вблизи минимума своей потенциальной энергии .
Во время инфляции температура Вселенной меняется в очень большом диапазоне, в какой-то момент, падая почти до абсолютного нуля.
В конце стадии инфляции, запасённая в инфлатонном поле энергия порождает всю известную нам материю - разогретую до огромной температуры смесь излучения и частиц, а также едва заметную на их фоне тёмную энергию.
Это и есть Большой взрыв

большую часть которого составляет ХТМ (её небарионная компонента - ВИМПы). Начинается процесс образования крупномасштабных структур (галактик и их скоплений).
Движущей силой этого процесса является гравитационная неустойчивость, приводящая к скучиванию вещества. Теперь основную роль начинает играть ХТМ. Под действием собственной гравитации области повышенной плотности останавливаются в своём расширении и начинают сжиматься, в результате чего из темной материи образуются гравитационно-связанные системы - гало.
В гравитационном поле Вселенной возникают ``ямы'', в которые устремляется обычное вещество. Накапливаясь внутри гало, оно формирует галактики и их скопления. Из образовавшегося водорода и гелия под действием гравитационного сжатия возникают звезды первого поколения (в них также присутствует ничтожная примесь дейтерия и лития).

По мере конденсации звезды высвобождается гравитационная потенциальная энергия и температура в центре звезды растет до тех пор, пока там не начнется термоядерная реакция - сжигание водорода в гелий

к увеличению температуры, и начинает выгорать гелий. Так как при превращении гелия в углерод выделяется большое количество энергии, светимость звезды возрастает. Выделение энергии приводит к увеличению радиационного давления на внешние слои звезды и они расширяются. В результате расширения газ охлаждается и излучаемый звездой свет становится более красным. Это расширение и покраснение продолжаются до тех пор, пока диаметр звезды не возрастет в 200 -- 300 раз.
Судьба сверхновых

сверхновой (гиперновая) имеет место после коллапса её ядра, когда в нем истощается топливо для поддержания
термоядерных реакций. При этом энергия взрыва может превышать 1045 джоулей, то есть гиперновая это сверхмощная сверхновая. Эти взрывы сопровождаются  гамма-всплесками
(чрезвычайно яркая вспышка космического гамма –излучения). Ее продолжительность может составлять от нескольких десятков милли-секунд до нескольких тысяч секунд. При взрыве формируются два мощных релятивистских джета, выбрасываемые в направлении полюсов вращения умирающей звезды почти со скоростью света.

этого звезда должна быть очень массивной, быстро вращаться и иметь сильное магнитное поле. В нашей Галактике  гиперновая взрывается в среднем один раз в 200 млн лет. Гиперновые могут создать серьёзную угрозу Земле вследствие гамма-лучевой вспышки, но в настоящее время вблизи Солнечной системы нет столь опасных звёзд. Однако, 440 миллионов лет назад имел место взрыв гиперновой звезды недалеко от Солнечной систе-мы, и ее удар по Земле гамма потоком оказался столь мощным, что вызвал Ордовикско-силурийское вымирание (исчезли более 60% видов морских беспозвоночных).

1006, которая стала самым ярким объектом на небе в 1006 году. Взрыв SN 1006 был зафиксирован наблюдателями в Китае, Египте, Ираке, Японии, Швейцарии, и Северной Америке

Земли. Этот объект является двумя галактиками: плоская спиральная находится внутри эллипти-ческой

искривлению пространства, которое возникает из-за огромной массы ЧД. Эти искривления отражаются в спектре рентгеновского излуче-ния, вырабатываемого в диске аккреции и в джете черной дыры, что позво-ляет вычислить ее массу, скорость вращения и другие параметры.

,

для ХТМ и барионов ,

для излучения

Если для какого-то значения известны соответствующие значения плотностей, константы могут быть найдены.

Роль вакуума

момент взрыва – доминирующая,
на раннем этапе расширения Вселенной – несущественная

и космологическое расширение происходит с замедлением

временах наступает этап динамического доминирования вакуума. Тяготением невакуумных компонент можно пренебречь и уско-рение, с которым расширяется Вселенная, становится положительным.

Фридмановский интеграл играет в космологии ту же самую роль, как и постоянная Планка в микромире

Наблюдаемые размеры Вселенной

Возраст Вселенной

Масса Вселенной

см

млрд. лет

г

для k=-1, 0,1

излучения (А.Пензиас и В.Вилсон, 1964 г)

Открытие космического вакуума (Б.Смидт, А.Райес, С.Перлмуттер ( 1998 г)

LIGO в американских штатах Луизиана и Вашингтон. Ученым удалось зафиксировать "рябь" пространства-времени от катастрофического столкновения двух черных дыр в дальнем космосе. Масса этих черных дыр в 29 и 36 раз превышала массы Солнца, а само слияние произошло 1,3 миллиарда лет назад, но двигающаяся со скоростью света гравитационная волна дошла до Земли лишь сейчас.

звезды 13,2 миллиарда лет назад Первые галактики Пять миллиардов лет назад

Наше время Пик Звездной эры Через сто миллиардов лет
Скопления Галактик разлетаются
за пределы видимости Через 1014 лет Вселенная наполнена только черными дырами и «останками» звезд
Через 1040 лет Распад протонов. Испарение черных дыр
Через 10100 лет Остаются только стабильные фундаментальные частицы –электроны и нейтрино . Температура в абсолютно
темной и невероятно раздувшейся Вселенной приближается к абсолютному нулю.

ПЕРСПЕКТИВЫ

Согласно этой модели, Вселенная имеет ненулевую положительную космологическую постоянную , вызывающую ускоренное расширение. Кроме того, ΛCDM объясняет наблюдаемую структуру реликтового излучения, распределение галактик во Вселенной, обилие водорода и других легких атомов, а также саму скорость расширения вакуума. Однако разные методы изме-рения скорости расширения дают несовпадающие результаты, что может свидетель-ствовать о необходимости радикального изменения модели.
Одним из способов определения скорости расширения Вселенной является изучение реликтового излучения. С помощью ΛCDM можно вывести постоянную Хаббла, измерив крупные флуктуации реликтового излучения. Она оказалась равна 67,4 километра в секунду на каждый мегапарсек, или примерно три миллиона световых лет (с такой скоростью расходятся друг от друга объекты, удаленные на соответствующее расстояние).
Другой способ связан с измерением видимой яркости СС — объектов, светимость которых всегда известна. Такими объектами являются, например, сверхновые типа Ia — белые карлики, которые больше не могут поглощать вещество от крупных ных звезд компаньонов  и взрываются. По видимой яркости СС можно определить расстояние до них. Параллельно можно измерить красное смещение сверхновых, то есть сдвиг длин волн света в красную область спектра. Чем больше красное смещение, тем больше скорость удаления объекта от наблюдателя.
Таким образом становится возможно определить скорость расширения Вселенной, которая в данном случае оказывается равной 74 километра в секунду на каждый мегапарсек. Это не соответствует значениям, полученным из ΛCDM.

барионных акустических осцилляций — колебаний в плотности видимого вещества, заполняющего раннюю Вселенную. Эти колебания вызваны акустическими волнами плазмы, и они всегда имеют известные размеры, что делает их похожими на СС. В сочетании с другими измерениями они дают постоянную Хаббла, согласующуюся с ΛCDM.
С другой стороны, коллаборации H0LiCOW измерили постоянную Хаббла, используя гравитационное линзирование — эффект, который возникает, когда массивное тело искривляет лучи, идущие от далекого объекта позади него. Последние могут быть квазарами — ядрами активных галактик, питаемых сверхмассивной черной дырой. Из-за гравитационных линз могут возникать сразу несколько изображений одного квазара. При измерении мерцания этих изображений получено уточненное значение постоянной Хаббла равное 73,3 километра в секунду на мегапарсек.
Результат измерения постоянной Хаббла по природным мазерам, образующимся при вращении газа вокруг черной дыры, оказался равен 74 километра в секунду на мегапарсек. Другие методы дали 76,5 и 73,6 километра в секунду на мегапарсек. Проблемы возникают и в измерении распределения вещества во Вселенной, поскольку гравитационное линзирование дает другое значение по сравнению с измерениями микроволнового фона.
Если окажется, что несоответствие не вызвано ошибками в измерениях, то потребуется новая теория. Одно из возможных решений заключается в изменении количества темной энергии, вызывающей ускоренное расширение Вселенной.

мироздания — физическое многомирие. Ни один из возможных исходов квантового взаимодействия Наблюдателя и Объекта не остаётся нереализованным, однако каждый из них осуществляется в параллельной вселенной. Сознание наблюдателя получает статус «физического параметра».
В многомировой интерпретации каждая из вселенных разветвляется на множество ( ) новых вселенных каждый раз, когда происходит квантовое измерение. А зна-чит, возможно всё: в некоторых вселенных погубивший динозавров метеорит пролетел мимо Земли, в других Австралию колонизировали китайцы.
.

бы ему не принять, к примеру, форму трубы, накоротко соединяющей области, разделенные сотнями тысяч световых лет, или, допустим, далекие друг от друга эпохи? Кротовые норы (wormhole –червоточи-на) могут соединять две разные вселенные
или оба ее «устья» норы могут выходить в одну и ту же вселенную, но в разных ее точках и в разные времена.

орбиту (радиус апогея до 350 тыс. км).
Цель проекта: создание совместно с глобальной наземной сетью радиотелескопов
единой системы
наземно-космического интерферометра.
Разрешение телескопа: до 8 мкс дуги для самой короткой длины волны проекта 1,35 см.

тот, кто в объятьях красавицы нежной
по ночам от премудростей книжных далёк!”
Омар Хайям, Рубаи
So that is how the things are.