Mavzu: Elementar zarralarning manbalari. Kosmik nurlar, zamonaviy tezlatgichlar, zarralar va antizarralar

Koinotni yoshi, o’lchami va kosmik nurlar.

Kosmik nurlar bilan bog’liq bo’lgan jarayonlar kosmik fazoning nisbatan keng, katta qismida o’tadi. Astronomik kuzatishlar natijalariga ko’ra kosmik obyektlarning yoshi taxminan 10 milliard yilga tengdir. Shuning uchun biz radiusi 10¹⁰ yorug’lik yiliga teng bo’lgan sferani

tassavvur etsak, u holda biz kosmik fazoni shunday sohasini topamizki, bizga undan kosmik signal kelib yotibdi. Bu soha o’lchami C*10 ¹⁰ yil-3,2nc-sm ga tengdir (1Pc=3,09*10 ^{18 ,}sm, c– yorug’lik tezligi). Koinotni kosmik nurlar yordamida o’rganiluvchi qismiga Metagalaktika deyiladi.
Kosmik muhit, yulduzlar muhiti, yulduzsimon obyektlarning muhiti, kosmik fazodagi gaz va changlardan hamda kosmik zarralardan tashkil topgandir. Bundan tashqari kosmik fazo elektromagnit maydonlar bilan to’ldirilgandir, shuning uchun kosmik zarralar manbadan chiqib bizga yetib kelguncha bunday maydonlar va muhitlar bilan to’qnashuvda bo’ladi. Kosmik fazoda muhit notekis taqsimlangan. Yulduzlar turli galaktikalarga ajratilgandir, o’lchami bo’lgan fazoda qarib 10 ²⁶ sm bo’lgan fazoda qarib 10⁴ –ta galaktika mavjuddir.Galaktikalar orasidagi o;rtacha masofa l~10²⁵ sm ga tengdir.
Galaktikalar turlicha bo’lib, ular turlicha shaklga egadirlar. Bizning galaktikamiz somon yo’li, spiral shakliga ega bo’lib, unga yaqin bo’lgan qo’shni galaktikalar, Andromeda tumanligi, katta va kichik Magelan tumanliklari va hokazalar bilan shu yerli galaktikalar to’dasini tashkil qiladi. Bu to’daga yana 20- ga yaqin galaktikalar kiradi.
Koinotni birinchi modeli, fazo va vaqtda stasionar modeli edi. Rus olimi Fridmanning 1922 yilda ko’rsatishicha, koinot stasionar bo’lmasdan, u hozirgi vaqtda kengayib borayapti. Koinotni nostasionar modelidan chiquvchiga xulosalar 1929 yilda eksperimental ravishda tasdiqlangandir. Amerikalik astrofizik Xabllning ko’rsatishicha galaktikalar spektridagi chiziqlarni qizil tomonga siljishi Dolpler effektini ifodalab, galaktikalarni bir-biridan uzoqlashishini ko’rsatadi. Galaktikalarning bir-biridan uzoqlashishining tezligi v kuzatuvchidan
v-H*r (1)
Bu formuladagi H-55 km/c*Mnc ga teng bo’lgan kattalikga Xabll doimiysi deyiladi. Xabll doimiysini qiymati masofaga bog’liq bo’lmasdan, vaqtga bog’liqdir. Uning o’lchov birligi chastota o’lchov birligi bilan bir xildir. Galaktikalarning kengayish tezligini o’zgarmas deb hisoblasak, u holda Megagalaktikaninf yoshi t₀=r/v-H^-1-1,8*10¹⁰ yilga tengdir holda Megagalaktikaninf yoshi t₀=r/v-H^-1-1,8*10¹⁰ yilga tengdir
Koinotning ko’rinuvchi qismi (Metagalaktika) o’lchami 10¹⁰yorug’lik yiliga teng bo’lsa, kosmik nurlar bundan kichikroq masofalardan bizga yetib kelayapti, chunki kosmik zarralar to’qnashuvlar tufayli to’g’ri yo’l
bilan kelmasdan balki siniq yo’llar bilan keladi. Kosmik fazodagi xaotik joylashgan magnit maydonlarida, kosmik zarralar sochilib, harakat qiladi, shuning uchun kosmik zarralarni fazodagi harakati diffuzion harakatga yaqindir. Bunda diffuziya koeffisiyenti D-(1/3)lv sm²/s bo’lib, l- zarralarning o’zaro ta’sirlari orasidagi erkin chopish masofasi, v- ularning tezligidir. Diffuziya koeffisiyentini son qiymati, zarralarning vaqt birligida, o’rtacha kvadratik ko’chishining yarmiga teng ekanligini hisobga olsak, diffuziya natijasida
v~c tezlik bilan harakat qilayotgan zarra T vaqt davomida
R-√2DT (2)
masaofani bosib o’tishini topamiz.

Zarralarning erkin chopish yo’li uzunligini galaktikalar orasidagi masofani l-10 ²⁵ sm deb, T-ni esa megagalaktika yoshi 10 ¹⁰ yil deb olsak , R-ning maksimal qiymatini topgan bo’lamiz:

R_max-2,5*10²⁶sm-2,6*10⁸ yil (3)

Shuning uchun yoshi metagalaktikaning yashash davri davomida kosmik zarralar yerga faqatgina 10⁸ yorug’lik yiliga teng masofada yetib keladi.

Galaktikaning asosiy xususiyati, uning hamma vaqt harakatdaligidadir. Faraz qilinadiki, galaktikaning harakati, tabiati hali noma’lum bo’lgan katta portlash natijasida vujudga kelgan deb. Portlashning boshlang’ich boskichida , muhitning nihoyat katta temperatura va katta zichligiga mos keluvchi energiya ajraladi. Vaqt o’tishi bilan Metagalaktika kengayib borishi natijasida sovigan. Boshlang’ich vaqtlarda ya’ni KT>10¹⁸ ГэB bo’lganda ( K-Bolsman doimiysi), materiya universal ta’sirni tashuvchilaridan (leptokvarklardan) iborat bo’lgan. Metagalaktikani kengayishi va sovishi natijasida universal ta’sirini o’rniga, kuchsiz, elektromagnit va kuchli maydonlar (ta’sirlar) paydo bo’lgan. Natijada materiya kvarklardan, glyuonlardan, leptonlardan va fotonlardan iborat bo’ladi va ularni hammasi termodinamik muvozanatda edi. Materiyani yana sovishi natijasida kvark glyuonli plazma adronlarga aylanadi. Materiyaning zichligini ma’lum qiymatidan boshlab leptonlar ( e-elektronlar, µ-myuonlar, v- neytrinolar) o’zaro ta’sirdan mahrum yana sovishi natijasida kvark glyuonli plazma adronlarga aylanadi. Materiyaning zichligini ma’lum qiymatidan boshlab leptonlar ( e-elektronlar, µ-myuonlar, v- neytrinolar) o’zaro ta’sirdan mahrum
bo’lganlar. Elektronlar va pozitronlar annigilyasiya bo’lib, yadrolar va yulduzlar paydo bo’lgan.
Bunday jarayonlarning xotirasi koinotning ma’lum xususiyatlarida haligacha saqlanib qolgan. Masalan, 1965 yilda mikroto’lqinli radionurlanishlar qayd qilingan bo’lib, anizatropiyasining yuqori darajasi, ular butun megegalaktikani to’ldirganligidan darak beradi. Bu nurlanishni spektrini xarakteristikalari temperaturasi ~3K ga yaqin bo’lgan ( - ≈2,5*10^-4 эV) absolyut qora jismning (Plank taqsimlanishi) spektrini xarakteristikalariga yaqindir. Bunday nurlanishni paydo bo’lishini megegalaktikani evolyusiyasini boshlang’ich boskichi bilan bog’laydilarki, u vaqtlarda elektromagnit nurlanish isitilgan muhit bilan muvozanatda bo’lgan. Metagalaktika kengaygan sari nurlanishni adiabatik sovishi vujudga kelib, hozirgi vaqtda uning intensivligini maksimumi mikroto’lqinlar diapazoniga to’g’ri keladi. Bu nurlanishga reliktli nurlanish deyiladi. Reliktli nurlanishning mavjudligi, koinot nostasionarligini ko’rsatuvchi muhim dalil bo’lib, kosmik nurlar tarqalishining muammolari uchun muhim ahamiyatga egadir. Yana reliktli neytrinoli nurlanishlar ham bo’lishi ehtimoldan xoli emas.