ПЕРВИ́ЧНЫЙ НУКЛЕОСИ́НТЕЗ
-
Рубрика: Физика
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
ПЕРВИ́ЧНЫЙ НУКЛЕОСИ́НТЕЗ, совокупность процессов, приводящая к формированию первичного химич. состава вещества (до образования звёзд). Считается, что П. н. проходил от первой секунды до первых минут эволюции Вселенной. В результате термоядерных реакций и процессов бета-распада образовались наиболее распространённые химич. элементы – водород 1H и гелий 4He (приблизительно 3 атома водорода на 1 атом гелия), а также значительно более редкие дейтерий 2H, гелий 3He и литий 7Li. В ходе П. н. образовались ещё некоторые химич. элементы, однако их концентрация была ничтожной.
Концентрация химич. элементов на момент завершения П. н. чувствительна к двум параметрам космологич. стандартной модели (КСМ): плотности барионов и плотности энергии всех релятивистских частиц, определяющих в эпоху П. н. темп космологич. расширения на радиационно-доминированной стадии (см. Космология). Поскольку темп-ру излучения можно вычислить, зная совр. темп-ру реликтового излучения, задача определения вышеуказанных параметров КСМ сводится к определению двух измеряемых величин: количества барионов ηb, приходящихся на 1 фотон во Вселенной (т. н. мера барионной асимметрии), и отношения ϰr полной плотности релятивистских частиц в эпоху П. н. к полной плотности фотонов и трёх сортов нейтрино и антинейтрино.
Для эксперим. определения этих параметров наиболее продуктивным является измерение распространённости дейтерия в ранней Вселенной (на 1 атом дейтерия приходится ок. 25000 атомов водорода) по линиям поглощения в спектрах далёких квазаров. Результаты исследований согласуются в пределах ошибок с данными по анизотропии реликтового излучения, что является независимым подтверждением правильности выводов об эволюции и составе Вселенной. Сравнение результатов расчёта с наблюдениями дают следующие численные значения космологич. параметров ηb и ϰr:
ηb≈6·10–10, ϰr≈1,
что соответствует вкладу барионного вещества в полную плотность всех форм материи в совр. Вселенной ок. 4,5% (погрешность ок. 10%).
Таким образом, анализируя данные по П. н., можно независимо определить космологич. плотность барионов во Вселенной, а также сделать вывод о том, что в эпоху П. н. в ранней Вселенной не было дополнит. релятивистских частиц с заметной концентрацией, кроме фотонов и трёх сортов нейтрино левой спиральности (и антинейтрино правой спиральности). Этот вывод находится в полном соответствии со стандартной моделью физики элементарных частиц.