Kirish i-bob. Kosmologiya haqida umumiy ma’lumotlar

3.3-§ De-Sitter modeli metogalaktikaning boshlanishi.

1. 
   Fizik vakum boshlanishi.
   

De-Sitter kosmologiyasi modeli asosida Metagalaktika boshlanishini ko’rib chiqishdan avval fizik vakum nima ekanligiga javob beramiz. Fizik vakum to’g’risidagi tushuncha ikkita tushinchadan iborat. Birinchi tushuncha juda siyraklashgan gazlar tushunchasi bilan bog’liq bo’lsa, ikkinchi tushuncha kvant maydon nazariyasi tushunchasi bo’lib, fizik vaqum sistemada real zarralar (masalan pazitronlar) mavjud bo’lmasligi bilan bog’liq bo’lgan vakumdir.
Kvant maydon nazariyasida fzik vakum tushinchasi yana virtual zarralar tushunchasi bilan bog’liqdir. Virtual zarralarning yashash vaqti _{ }t nixoyat darajada kichik bo’ladi. _{ }t ning qiymati aniqmaslik prinspidan foydalanib topiladi. Masalan elektron massasi m_e – ga teng massali zarralar uchun _{ }t ning qiymati h/m_ec² ga yaqin turadi (h- plank doimiysi). Son qiymatlarini qo’yib, virtual zarralarning yashash vaqti uchun _{ }t_{ }10^-21 ni topamiz.
Fizik vakum virtual zarralar rezeruaridan iborat iborat bo’lib, bunday zarralardan real zarralar paydo bo’ladi. Fizik vakum to’g’risidagi nazariyalarga misol qilib, P.Dirak nazaraiyasini ko’rsatish mumkin. Bu nazariyada cheksiz ko’p kuzatilmaydigan manfiy energiyaga ega bo’lgan elektronlar borligi soyasi pastulatsiyalangan edi. Keyinchalik bu majmuaga elektronli (pazitronli) vakum deb nom qo’yilgan edi. Pazitron bu vakumdagi kpvak bo’lib, undagi barcha erishiladigan holatlar to’ldirilgandir. Bunday kovaklar pazitronni hosil qilishi uchun vakumga 2m_ec²_{ }10^-8 erg energiyadan katta energiya uzatishi kerak. Mikromir uchun bu energiya juda katta energiyadir. Shuning uchun real zarralar o’z-o’ziga real zarralarega aylanmaydi. 1932 – yili Dirak nazariyasiga qatiy rioya qilgan holda pazitron ochilgan edi. Keyinchalik elementar zarralarning o’zaro ta’sirini hisoblashda Dirak vakumini hisobga olish ko’rsatilgan edi. Dirak nazariyasidan foydalanilgan holda, atomdagi elektronlarni fizik vakum bilan o’zaro ta’siri natijasida energetik sathlarni siljishi ko’rsatilgan edi. Gap shunda-ki bunday o’zaro ta’sir natijasida chostatasi _{ }=1057,91_{ }0,01 Mgers li spektral chiziq paydo bo’ladi, bunday chiziqni eksperementda o’lchangan chastotasi _{ }=1057,90_{ }0,06 Mgers bo’lib, Dirak nazariyasini qanchalik darajada to’g’ri nazariya ekenligini tasdiqlaydi.
Bundan tashqari Dirakning elektronli vakum nazariyasi asosida elektronning anamal magnit momenti hisoblangan bo’lib, bu momentning eksperementda o’lchangan qiymati nazariy qiymati bilan 11 ulishigacha to’g’ri keladi. Anamaliya magnit moment (magnit momentning Bor magnitonidan faraz qilish) ham elektronlarning fizik vakum bilan o’zaro ta’siri natijasida vujudga keladi.
Shunday qilib, Dirakning elektronli-pazitronli vakumi fizik reallik bilan bog’liqdir, va tajribada fantastik katta aniqlik bilan tasdiqlanadi.
Shunga qaramasdan ba’zi savollar qoladi: Masalan, Dirak vakumining energiya zichligi cheksizdir, bu fizik tradissiyalarga to’g’ri kelmaydi. Metagalaktikani kengayishiga bog’liq bo’lgan tushunchalardan, materiyaning yig’indisi energiyasining zichligi, _{ }10^-8 erg/sm³ ga tengdir. Bu son nihoyat kichikdir va hech qanday cheksizlikni bildirmaydi.
Qayd qilish kerak-ki, bunday qarama-qarshiliklar haligacha ham oxirigacha yechilgani yo’q. Nazriy sathda bu muammo quydagicha yechiladi. Dirak vakumiga javobgar elektromagnit o’zaro ta’siridan tashqari boshqa yahshi o’rganilgan kuchli, kuchsiz va gravitasion ta’sirlar mavjud. Faraz qilinadi-ki, turli o’zaro ta’sirlarning fizik vakumi mavjud bo’lib, energiya zichligiga turli alomat bilan o’zining ulushini qo’shadi, shuning uchun fizik vakumning yig’indi enegiyasining zichligi nihoyat kichik yoki umuman nolga teng.
Oxirgi zamon nazariy tushunchalariga asosan yuqorida keltirilgan 4 o’zaro ta’sirdan tashqari 5-chi o’zaro ta’sir maydoni, skalyar maydoni ham mavjud. Bunday skalyar maydon spini nolga teng bo’lgan zarralar orasidagi o’zaro ta’sirni amalga oshiradi. Elimentar zarralar fizikasida bunday maydonni kiritishni elimentar zarralarni massasini borligini tushuntirish uchun kiritiladi. Gap shunda-ki zamonaviy fizika arsenalida elementar zarralarni massasini tushuntirishni yagona mexanizimi mavjuddir. Bunday mexanizm g’oyasi Xigs tomonidan nazariy yo’l bilan kiritilgan bo’lib, bu mexanizm gipotetik skalyar Xigs zarralari orasidagi o’zaro ta’sir asosida amalga oshiriladi. Xigs zarralari ham tajribada qayid etilmagan bo’lsa ham, bunday zarralarning mavjudligiga juda ko’p nazariyalar ishonadi. Shuning uchun bunday zarralar xususiyatlari va skalyar zarralarning vakumining xususiyatlari yaxshi o’rganilgandir.
Shunday qilib, fizik vakum bu real zarralari bo’lmagan holat bo’lib, berilgan maydonga bog’liq bo’lgan energiya minimal qiymatga ega bo’ladi. Tajriba ko’rsatadi-ki, bunday fizik vakum muvozanatda bo’lgan tuzilmadir. Muvozanatning umumiy nazariyasiga ko’ra, bunday holat minimal potensial energiya bilan ifodalanadi.
Biz bilamaz-ki, muvozanat holatda sistematik potensial energiyasi minimal bo’ladi.
Endi Xigsniing skalyar maydonga qaytamiz. Uni nazariy o’rganish paytidagi muhim hususiyati borligi aniqlandi. Juda yuqori temperaturalarda potensial energiyaning skalyar maydon φ ga bog’lanishga bog’liq bitta ustivor holati mavjud bo’lib, unda U(φ) minimal qiymatga ega bo’ladi. U φ=0 sharga muvofiq keladi. (rasm 1. A-ga qarang).

Rasm-1 Potensial energiyani skalyar maydon kattaligi _{ } bog’lanish grafigi U(_{ }).

1. 
   Juda yuqori temperaturalarda
   
2. 
   Past temperaturalarda
   

_{ } holdagi minimum fizik vakumni hozirgi vaqtdagi holatiga mos keladi.
Potensial energiyani skalyar maydon hatoligi φ bog’lanish grafigi U(φ). A- juda yuqori temperaturalarda, B- past temperaturalarda. φ_{ }0 holdagi minimum fizik vakumni hozirgi vaqtdagi holatiga mos keladi. φ=0 u bilan o’zaro ta’sir qandaydir massaga teng zarralarni tug’ulishiga olib keladi. Zarralarning massasini hosil bo’lishida ustuvor φ=0 bo’lgan vakum holati bo\lishi kerak.
Skalyar potensialning temperatura T-ga bog’lanishini o’rganish ko’rsatadi-ki, yetarlicha kichik temperaturalarda (kosmik masshtabda yetarlicha kichik) U(φ ) da ikkinchi minimum paydo bo’ladi (2-rasm B ga qarang). Nazariy analizlar ko’rsatishicha zarralar massasini hosil bo’lishi φ_{ }0 da bo’lishi mumkin.
Tushunarli-ki, birinchi holatdan (φ=0 dagi minimum) ikkinchi holatga o’tishi (φ_{ }0 dagi minimum paydo bo’lishida ) vakumning qaytatuzilishi bilan (fazaviy o’tish bilan) bog’liqdir. Turli o’zaro ta’sirlarni nazariyalarni birlashtirish natijasida hosil bo’lgan nazariyaning ko’rsatishicha bunday fazaviy o’tish ikkita temperatura qiymatida vujudga kelishi kerak. Birinchi qiymati og’ir X – bozonlar m_x=10¹⁵ mp massasiga to'g'r’ keladi. Bunday temperatura 10²⁸ K ga tengdir. Kuchsiz va elektromagnit maydonlarning ikkinchi bo’linishi 10¹⁵ ev temperaturaga to’g’ri keladi.

2.