Номер 6, страница 243 - гдз по физике 9 класс учебник Закирова, Аширов

6. Назовите основные этапы развития Вселенной.

Согласно современной стандартной космологической модели, история Вселенной с момента Большого взрыва делится на несколько ключевых этапов, каждый из которых характеризуется определенными физическими условиями и процессами.

Ранняя Вселенная (до 3 минут после Большого взрыва)

Этот период охватывает самые первые мгновения существования Вселенной и включает несколько эпох:

• Планковская эпоха (до $10^{-43}$ с): Состояние Вселенной с почти бесконечными температурой и плотностью. Четыре фундаментальных взаимодействия (гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое), вероятно, были объединены. Существующие физические теории неприменимы для описания этого состояния.
• Эпоха Великого объединения (до $10^{-36}$ с): Гравитация отделяется от остальных трёх сил.
• Инфляционная и электрослабая эпохи (до $10^{-12}$ с): Вселенная переживает период экспоненциально быстрого расширения — инфляции, что объясняет её сегодняшнюю однородность и "плоскость". Сильное взаимодействие отделяется от электрослабого. Пространство заполнено горячей кварк-глюонной плазмой.
• Адронная и лептонная эпохи (до 3 минут): По мере остывания кварки объединяются в протоны и нейтроны (адроны). Затем происходит аннигиляция большинства пар частица-античастица, оставляя небольшое преобладание вещества, которое мы наблюдаем сегодня.

Эпоха первичного нуклеосинтеза (от 3 до 20 минут)

Температура Вселенной падает до уровня, при котором протоны и нейтроны могут сливаться, образуя первые лёгкие атомные ядра. К концу этой эпохи Вселенная состояла примерно из 75% ядер водорода (протонов) и 25% ядер гелия-4 по массе, с незначительными примесями дейтерия, гелия-3 и лития. Эти пропорции, предсказанные теорией, точно соответствуют наблюдаемым.

Эпоха рекомбинации и Тёмные века (от 20 минут до ~400 млн лет)

Сначала Вселенная была заполнена горячей плазмой из ядер и свободных электронов и была непрозрачной для света. Далее происходят ключевые события:

• Рекомбинация (около 377 000 лет): Температура опускается до ~3000 K. Электроны захватываются атомными ядрами, образуя первые нейтральные атомы. Вселенная становится прозрачной для фотонов.
• Реликтовое излучение: Фотоны, освободившиеся в момент рекомбинации, до сих пор путешествуют по Вселенной, и мы наблюдаем их как космическое микроволновое фоновое излучение (CMB). Это "снимок" молодой Вселенной.
• Тёмные века (до ~400 млн лет): Период после рекомбинации, но до формирования первых звёзд. Вселенная была заполнена нейтральным газом и была тёмной.

Формирование структур и реионизация (от ~400 млн лет до ~1 млрд лет)

Под действием гравитации на неоднородности плотности (усиленные тёмной материей) начинают формироваться первые крупномасштабные структуры.

• Образуются первые звёзды (гигантские и короткоживущие) и первые галактики.
• Эпоха реионизации: Мощное излучение от первых звёзд и квазаров снова ионизирует большую часть нейтрального водорода во Вселенной, делая её снова прозрачной для ультрафиолетового света.
• Гравитация продолжает формировать из звёзд и газа галактики, а из галактик — скопления и сверхскопления, создавая "космическую паутину".

Современная эпоха (от ~1 млрд лет до настоящего времени)

Это эра, в которой мы живём. Возраст Вселенной составляет примерно 13,8 миллиардов лет.

• Вселенная наполнена галактиками, в которых рождаются, живут и умирают звёзды.
• В недрах звёзд и при взрывах сверхновых синтезируются тяжёлые химические элементы, из которых формируются планеты и которые являются основой для жизни.
• Около 5-6 миллиардов лет назад расширение Вселенной начало ускоряться. Этот эффект приписывают действию тёмной энергии, которая, как считается, составляет около 68% всей энергии во Вселенной.

Ответ: Основными этапами развития Вселенной являются: Ранняя Вселенная (включая Планковскую эпоху, инфляцию и рождение элементарных частиц), эпоха первичного нуклеосинтеза (образование лёгких ядер), эпоха рекомбинации и Тёмные века (образование нейтральных атомов и появление реликтового излучения), эпоха формирования структур и реионизации (появление первых звёзд и галактик) и современная звёздная эпоха, характеризующаяся формированием галактик и ускоренным расширением Вселенной под действием тёмной энергии.