Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Астрономия -> Долгов А.Д. -> "Космология ранней Вселенной" -> 51

Космология ранней Вселенной - Долгов А.Д.

Долгов А.Д. Космология ранней Вселенной — Москва, 1988. — 199 c.
ISBN 5-211-00108-7
Скачать (прямая ссылка): kosmologiyaranneyvselennoy1988.djvu
Предыдущая << 1 .. 45 46 47 48 49 50 < 51 > 52 53 54 55 56 57 .. 85 >> Следующая

Точка t\ отвечает моменту туннелирования. Между моментами времени t\ и
t2 поле ф медленно меняется и Вселенная продолжает экспоненциально
раздуваться. После t2 эволюция ф становится быстрой, возникают осцилляции
вокруг положения равновесия, приводящие к рождению '.асгиц и вторичному
разогреву
Рис. 31. Эволюция отношения р/г в инфляционной модели. Момент t2 отвечает
окончанию инфляции
Частота осцилляций поля в рассматриваемой модели равна ¦его массе тф. В
моделях большого объединения тф^10!5- 10й ГэВ. Таким образом, поле ф
рождает элементарные частицы с т^тф, перекачивая энергию своих колебаний
в энергию частиц. Если темп расширения мира ниже скорости рождения частиц
и скорости реакций между ними, то образовавшиеся частицы термализуются и
мы приходим к стандартному космологическому сценарию. На начальном этапе,
однако, возможны значительные отклонения от термодинамического
равновесия, что помогает решить проблему барионной асимметрии Вселенной
(Долгов, Линде, 1982).
Таким образом, скалярное поле не только является движущей силой инфляции,
но и прародителем всей остальной материи во Вселенной.
В рассмотренном сценарии мы начали с горячей стадии, потом произошло
экспоненциально сильное охлаждение, а затем повторный разогрев. В
терминах соотношения между риг история развития событий изображена на
рис. 31.
118
7. ПОЛЯРИЗАЦИЯ ВАКУУМА И ИНФЛЯЦИЯ
Глава 7.
ПОЛЯРИЗАЦИЯ ВАКУУМА И ИНФЛЯЦИЯ
Квантовая теория поля принципиально изменила представления не только о
взаимодействиях материальных частиц, но и о свойствах пустого
пространства - вакуума. Казалось бы, что может быть проще пустоты! Однако
сейчас мы знаем, что вакуум является весьма сложным объектом.
Нетривиальные свойства вакуума согласно современным представлениям
обеспечивают невылетание кварков; масса промежуточных бозонов W+ и Z0
обусловлена их взаимодействием с вакуумом. Такие примеры можно продолжать
и далее. Мы подробнее остановимся на одном из них - явлении поляризации
вакуума. Оказывается, в присутствии внешнего поля (электромагнитного,
гравитационного и т. д.) вакуум изменяет свои свойства, поляризуется,
аналогично тому как поляризуется в электрическом поле диэлектрик. Внешнее
поле действует на виртуальные частицы и тем самым меняет свойства
вакуума. Эти изменения могут быть наблюдаемыми и, в частности, в
космологической ситуации могут привести к инфляции (в самосогласованном
режиме при быстром расширении).
§ 1. ПОЛЯРИЗАЦИЯ ВАКУУМА В ЭЛЕКТРОДИНАМИКЕ
Мы начнем с более простого, лучше изученного и, главное, проверенного на
эксперименте случая квантовой электродинамики. Как и диэлектрик, вакуум
поляризуется в присутствии внешнего электрического поля, например в
окрестности какого-то заряда Z, Поле этого заряда можно измерить,
например, по рассеянию на нем пробных частиц с зарядом е (рис. 32).
Как мы уже отмечали, вакуумные поля в присутствии заряда Z изменяют свое
поведение. Виртуальные электроны стремятся быть ближе к заряду, позитроны
- дальше (если Z>0).
Рис. 32. Рассеяние электрона на тяжелом заряде Z
Рис. 33. Экранировка заряда Z виртуальными е+е"-парами
1. ПОЛЯРИЗАЦИЯ ВАКУУМА В ЭЛЕКТРОДИНАМИКЕ
119
Соответствующая диаграмма изображена на рис. 33. В результате в полной
аналогии с диэлектриком происходит экранировка заряда. Заряд на больших
расстояниях оказывается меньше, чем на малых.
Обычно говорят не о зависимости заряда от расстояния, а о зависимости от
переданного при рассеянии импульса. Между одним и другим языком
существует очевидная связь; так как импульс и координата являются фурье-
сопряженными переменными, то чем больше переданный импульс, тем меньше
характерные расстояния в процессе и наоборот. Можно показать, что
зависимость квадрата заряда от переданного импульса при больших q2 в
электродинамике имеет вид
здесь а= 1/137 - постоянная тонкой структуры, а b - численный
коэффициент, зависящий от виртуальных частиц (числа возможных различных
петель на диаграмме). Такая зависимость как раз отвечает тому, что на
малых расстояниях заряд окажется больше, чем на больших. Из-за
взаимодействия •с вакуумом частица перестает быть точечной, а приобретает
некоторое пространственное распределение заряда.
С этим эффектом связана известная трудность квантовой электродинамики,
получившая название нуля заряда. Дело в том, что при любом конечном
значении заряда на предельно малых расстояниях (так называемом
затравочном заряде) заряд на большом расстоянии (который измеряется,
например, по закону Кулона) согласно теоретическим расчетам оказывался
равным нулю. Это указывало на логическую незамкну-тость,
непоследовательность теории. Однако в последние десятилетия было понято,
что существуют другие взаимодействия (кроме электромагнитного), учет
которых приводит к коренной модификации поведения заряда на малых
расстояниях, давая антиэкранировку заряда.
Эффект поляризации вакуума реально проявляется на опыте. Он с очень
хорошей точностью измерен в атомной физике. Как известно, уровни 2Si/2 и
Предыдущая << 1 .. 45 46 47 48 49 50 < 51 > 52 53 54 55 56 57 .. 85 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed