Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Астрономия -> Долгов А.Д. -> "Космология ранней Вселенной" -> 73

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 .. 67 68 69 70 71 72 < 73 > 74 75 76 77 78 79 .. 85 >> Следующая

Mv=M-= 75 см-3(70/ЗК)3.
С другой стороны, теоретически очень естественно, чтобы масса нейтрино
была отлична от нуля. Экспериментальная ситуация в настоящее время
неопределенная: заведомо можно сказать, что масса электронного нейтрино
меньше 30 эВ, но положительные результаты о массе нейтрино пока не
подтверждены. Космология приводит к сравнимому ограничению на mv и
нуждается в массе стабильного нейтрино вблизи существующего верхнего
предела. Перспективы непосредственного измерения в лабораториях масс v" и
vT довольно плохие, так как характерная энергия Vn порядка 50 МэВ, a v, -
на порядок больше. Возможно, что детальное изучение спектра солнечных
нейтрино с учетом резонансных осцилляций в веществе Солнца (Михеев,
Смирнов, 1986) позволят определить массы всех нейтрино, но это дело не
слишком близкого будущего.
В отличие от барионов нейтрино перестает взаимодействовать с излучением и
вообще с первичной плазмой уже при температуре 7 = 3-5 МэВ. Отсутствие
взаимодействия, казалось бы, приводит к исчезновению сил давления,
препятствующих гравитационному сжатию, и к возможности роста
коротковолновых флуктуаций. Однако это неверно, так как именно в силу
слабости взаимодействия нейтрино свободно уходят из области с большой
концентрацией. Нетрудно оценить минимальную длину волны флуктуации,
которая еще не успевает распасться. Она равна пути, которое проходит
нейтрино, двигаясь • со скоростью света, пока не станет нерелятивистским
из-за красного смещения:
Vj-zz t (T = mv) ~ mpi/mv. (10.10)
'Соответственно минимальная масса неразрушенной флуктуации равна
МУ~рХ/~^т* = м1т1 (10.11)
'Численно это составляет 1016 Mq (10 зВ/mv)2. Величину Mj также называют
массой Джинса, хотя физика этого ограничения совершенно иная, чем в
случае классической массы Джинса. Флуктуации указанного размера начинают
расти раньше всех, быстрее всех достигают величины порядка единицы и
являются в этой теории зародышами скоплений галактик. Эво-
7*
172
10. СТРУКТУРА ВСЕЛЕННОЙ
люция флуктуаций в нейтринной модели иллюстрируется' рис. 51.
В нейтринной Вселенной проблема с большими флуктуациями 8Т/Т оказывается
примерно на порядок слабее (если mv=
Рис. 51. Эволюция возмущений вср Вселенной, в которой массивные нейтрино
доминируют в плотности энергии. RNS - линия X = t (длина волны равна
горизонту); NK - длина волны Джинса тяжелых нейтрино; QD - длина волны
Джинса обычного вещества. А ¦- область X>t, в которой возмущения метрики
постоянны, возмущения плотности всех типов материи (нейтрино, обычное
вещество, излучение) равномерно растут, достигая величины
(Je.) _(Jpa ^
V Р /v \ Р 1т \ р Ir
на границе, т. е. на линии RNS-, tm - момент, когда нейтрино становятся
нерелятивистскими; NK - линия Я-vj (vv - скорость нейтрино); t> - момент
отключения вещества и излучения (р+е*-+Н). В областях В\, В2 "' В
возмущения в нейтринном газе затухают; Bt - период, когда нейтрино'
релятивистские; В2 - нерелятивистские нейтрино в ионизированной плазме;
В3 - нерелятивистские нейтрино в нейтральном водородном газе и излучении.
С| и С2 - области, в которых возмущения плотности нейтрино нарастают. В
областях В2 и С] плазма неподвижна; в областях В3 и С2 нейтральное
вещество увлекается гравитационным полем нейтрино. t\ - время, за которое
наиболее долго возрастающее возмущение с длиной волны Xjw (11.10)
достигает величины порядка 1. Значения t и Я представлены в
логарифмическом масштабе. Изображение, разумеется, схематично. После
момента tT в области С2 в веществе возникают возмущения за счет
гравитационного воздействия нейтринных возмущений. Однако из-за
поглощения в-областях йг и йз к этому моменту выживают только возмущения
в плотности нейтрино с X>-K.rv
=30 эВ), чем в барионной Вселенной. Дело в том, что флуктуации плотности
нейтрино начинают расти, когда нейтрино становятся нерелятивистскими, что
происходит при 104' (при mv"30 эВ). Напомним, что для барионов рост
флуктуаций начинается в момент рекомбинации, т. е. при г=103.
Возникновение флуктуаций 8Т/Т начинается только с момента просветления
z=103 и продолжается вплоть до наших дней. Рост возмущений плотности в
нейтринной компоненте в промежутке от г=104 до г=103 почти не оказывает
влияния на анизотропию реликтового излучения (§9). В силу этого
флуктуации плотности нейтрино могут стать в 10 раз больше, чем в чисто
барионной Вселенной, при одном и том же 8Т/Т.
Отметим, что наблюдаемая структура Вселенной проявляется только в форме
обычной барионной материи, так как только'
6. БЛИНЫ, ЯЧЕИСТАЯ СТРУКТУРА
173
эта материя может образовывать звезды и другие небесные тела, которые
испускают детектируемое нами электромагнитное излучение. Нейтрино,
составляющие ~90% по массе, невидимы, но следы скучивания (кластеризации)
нейтрино мы видим в неоднородностях обычной материи, которая за счет
гравитационного взаимодействия сваливается в потенциальную яму,
уготованную ей нейтрино. В этом смысле наблюдаемая структура Вселенной
Предыдущая << 1 .. 67 68 69 70 71 72 < 73 > 74 75 76 77 78 79 .. 85 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed