Номер 12, страница 129 - гдз по физике 9 класс тетрадь-тренажёр Артеменков, Белага

XII. Строение и эволюция Вселенной. Выполняем тест - номер 12, страница 129.

Условие.

12. Через секунду после Большого взрыва Вселенная состояла в основном:

1) из ядер гелия

2) из лёгких молекул

3) из атомов водорода

4) из электронов, фотонов и протонов

Решение.

Решение

Через одну секунду после Большого взрыва Вселенная представляла собой чрезвычайно горячую и плотную плазму. Температура в этот момент составляла около $10^{10}$ K. При такой огромной энергии частиц сложные структуры, такие как атомные ядра (кроме протонов, которые являются ядрами водорода), атомы или молекулы, не могли стабильно существовать, так как они были бы немедленно разрушены столкновениями с другими частицами и высокоэнергетическими фотонами.

Проанализируем предложенные варианты:

1) из ядер гелия
Процесс формирования ядер гелия (первичный нуклеосинтез) начался значительно позже, примерно через 3 минуты после Большого взрыва, когда Вселенная достаточно остыла, чтобы протоны и нейтроны могли объединяться в стабильные ядра. Через одну секунду температура была слишком высока для этого.

2) из лёгких молекул
Молекулы — это связанные друг с другом атомы. Атомы же (нейтральные системы из ядер и электронов) смогли образоваться лишь в эпоху рекомбинации, примерно через 380 000 лет после Большого взрыва. Следовательно, молекул в ранней Вселенной быть не могло.

3) из атомов водорода
Атом водорода представляет собой связанную систему из протона и электрона. При температуре $10^{10}$ K кинетическая энергия частиц была намного больше энергии ионизации водорода. Электроны не могли удерживаться протонами, и вещество находилось в состоянии плазмы, то есть протоны и электроны существовали раздельно.

4) из электронов, фотонов и протонов
Этот вариант верно описывает состав Вселенной. В этот период, называемый лептонной эрой, Вселенная была заполнена "супом" из фундаментальных частиц: фотонов, лептонов (электронов, позитронов, нейтрино) и барионов (протонов и нейтронов), находящихся в термодинамическом равновесии. Поэтому Вселенная в основном состояла из свободных электронов, фотонов и протонов.

Таким образом, правильным является четвёртый вариант.

Ответ: 4