Введение в теорию ранней Вселенной, Теория горячего Большого взрыва, Горбунов Д.С., Рубаков В.А., 2006

Введение в теорию ранней Вселенной, Теория горячего Большого взрыва, Горбунов Д.С., Рубаков В.А., 2006.
   
  В основу книги положен курс лекций, читавшийся в течение ряда лет на кафедре квантовой статистики и теории поля физического факультета Московского государственного университета студентам, специализирующимся в области теоретической физики. Мы сочли целесообразным, однако, добавить ряд более специальных разделов, помеченных в книге звёздочкой. Дело в том, что в космологии имеются проблемы (природа тёмной материи и тёмной энергии, механизм образования асимметрии между веществом и антивеществом и т.д.), которые ещё не нашли своего однозначного решения. Большая часть дополнительных разделов как раз и посвящена обсуждению соответствующих гипотез, зачастую альтернативных друг другу. При первом чтении эти разделы можно опустить.
Наблюдательная космология, как и экспериментальная физика частиц, быстро развивается. Приведённые в книге наблюдательные и экспериментальные данные и результаты их обработки (значения космологических параметров, ограничения на массы и константы связи новых гипотетических частиц и т.д.), скорее всего, будут уточнены уже до выхода книги в свет.




Пространственная плоскостность.
Однородность и изотропия Вселенной не означают, вообще говоря, что в фиксированный момент времени трёхмерное пространство представляет из себя 3-плоскость (трёхмерное евклидово пространство), т.е. что Вселенная имеет нулевую пространственную кривизну. Наряду с 3-плоскостью, однородными и изотропными являются 3-сфера (положительная пространственная кривизна) и 3-гиперболоид (отрицательная кривизна). Фундаментальным наблюдательным результатом последних лет стало установление того факта, что пространственная кривизна Вселенной, если и отлична от нуля, то мала. Мы будем неоднократно возвращаться к этому утверждению, как для того, чтобы сформулировать его на количественном уровне, так и для того, чтобы изложить, какие именно данные свидетельствуют о пространственной плоскостности Вселенной. Здесь достаточно сказать, что этот результат получен из измерений анизотропии реликтового излучения, и на качественном уровне сводится к тому, что радиус пространственной кривизны Вселенной заметно больше размера её наблюдаемой части, т.е. заметно больше H0-1.

Отметим также, что данные по анизотропии реликтового излучения согласуются и с предположением о тривиальной пространственной топологии. Так в случае компактного трёхмерного многообразия с характерным размером порядка хаббловского на небесной сфере наблюдались бы круги со схожей картиной анизотропии реликтового излучения — пересечения сферы последнего рассеяния фотонов, оставшихся после рекомбинации (образования атомов водорода), с образами этой сферы, получившимися в результате действия группы движения многообразия. Если бы пространство имело, например, топологию тора, то на небесной сфере наблюдалась бы пара таких кругов в диаметрально противоположных направлениях. Таких свойств реликтовое излучение не обнаруживает.

ОГЛАВЛЕНИЕ.
Предисловие.
1. Введение.
1.1. О единицах измерения.
1.2. Вселенная сегодня.
1.2.1. Однородность и изотропия.
1.2.2. Расширение.
1.2.3. Время жизни Вселенной и размер её наблюдаемой части.
1.2.4. Пространственная плоскостность.
1.2.5. “Тёплая” Вселенная.
1.3. Баланс энергий в современной Вселенной.
1.4. Вселенная в будущем.
1.5. Вселенная в прошлом.
1.5.1. Рекомбинация.
1.5.2. Первичный нуклеосинтез.
1.5.3. Закалка нейтрино.
1.5.4. Фазовые переходы во Вселенной.
1.5.5. Генерация барионной асимметрии.
1.5.6. Генерация тёмной материи.
1.6. Образование структур во Вселенной.
1.7. Инфляционная стадия.
2. Однородная изотропная Вселенная.
2.1. Однородные изотропные пространства.
2.2. Метрика Фридмана-Робертсона-Уокера.
2.3. Красное смещение. Закон Хаббла.
2.4. Замедление относительного движения.
2.5. Газы свободных частиц в расширяющейся Вселенной.
3. Динамика расширения Вселенной.
3.1. Уравнение Фридмана.
3.2. Примеры космологических решений. Возраст Вселенной. Космологический горизонт.
3.2.1. Нерелятивистское вещество (’’пыль”).
3.2.2. Ультрарелятивистское вещество (“радиация”).
3.2.3. Вакуум.
3.2.1. Уравнение состояния р = wp.
3.3. Решения с реколлапсом.
4. ACDM: космологическая модель с тёмной материей и тёмной энергией.
4.1. Современный состав Вселенной.
4.2 Общие свойства эволюции Вселенной.
1.3. Переход от замедления к ускорению.
4.4. Переход от радиационно-доминированной к пылевидной стадии.
4.5. Возраст современной Вселенной и размер горизонта.
4.6. Соотношение видимая яркость — красное смещение для удалённых “стандартных свеч”.
4.7. Угловые размеры удалённых объектов.
4.8 Квинтэссенция.
4.8.1 Особенности эволюции однородного скалярного поля в расширяющейся Вселенной.
4.8.2 Ускоренное расширение Вселенной за счёт скалярного поля.
4.8.3 Следящее поле.
5. Термодинамика в расширяющейся Вселенной.
5.1. Функции распределения бозонов и фермионов.
5.2. Энтропия в расширяющейся Вселенной. Барион-фотонное отношение.
5.3. Неравновесные процессы.
6. Рекомбинация.
6.1. Температура рекомбинации.
6.2. Последнее рассеяние фотонов.
6.3. Выполнение условий термодинамического равновесия.
6.1. Горизонт на момент рекомбинации и угол, под которым он виден сегодня. Пространственная плоскостность Вселенной.
7. Реликтовые нейтрино.
7.1. Температура закалки нейтрино.
7.2. Эффективная температура нейтрино. Космологическое ограничение на массу нейтрино.
7.3. Стерильные нейтрино.
8. Первичный нуклеосинтез.
8.1. Закалка нейтронов. Нейтрон-протонное отношение.
8.2. Начало нуклеосинтеза. Направление термоядерных реакций.
8.3. Кинетика нуклеосинтеза.
8.3.1. Горение нейтронов, р + n — D + у.
8.3.2. Горение дейтерия.
8.3.3. Образование первичных 3Не и 3Н.
8.3.4. Образование и горение наиболее тяжёлых ядер первичной плазмы.
8.4. Наблюдаемая распространённость первичных элементов.
9. Тёмная материя.
9.1. Холодная, горячая и тёплая тёмная материя.
9.2. Закалка тяжёлых реликтовых частиц.
9.3. Слабовзаимодействующие массивные частицы (WIMPs).
9.1. Другие применения результатов раздела 9.2.
9.1.1. Остаточная плотность барионов в барион-симметричной Вселенной.
9.1.2. Тяжёлые нейтрино.
9.5. Новые частицы — кандидаты па роль тёмной материи.
9.6. Стабильные частицы в суперсимметричных теориях.
9.6.1. Нейтралино.
9.6.2. Снейтрино.
9.6.3. Гравитино.
9.7. Другие кандидаты.
9.7.1. Аксионы и другие лёгкие долгоживущие частицы.
9.7.2. Сверхтяжёлые реликтовые частицы.
9.7.3. Экзотика.
10. Фазовые переходы в ранней Вселенной.
10.1. Типы фазовых переходов.
10.2. Эффективный потенциал в однопетлевом приближении.
10.3. Инфракрасная проблема.
11. Генерация барионной асимметрии.
11.1. Необходимые условия генерации асимметрии.
11.2. Несохранение барионного и лептонных чисел во взаимодействиях частиц.
11.2.1. Электрослабый механизм.
11.2.2. Нарушение барионного числа в теориях Большого объединения.
11.2.3. Несохранение лептонных чисел и майорановские массы нейтрино.
11.3. Генерация асимметрии в распадах частиц.
11.4. Барионная асимметрия и массы нейтрино: лептогенезис.
11.5. Электрослабый бариогенезис.
11.5.1. Условия нарушения термодинамического равновесия.
11.5.2. “Генерация барионной асимметрии па толстой, медленно движущейся стенке.
11.5.3. Бариогенезис на тонкой стенке.
11.6. “Механизм Аффлека-Дайна.
11.6.1. Скалярные поля, несущие барионное число.
11.6.2. Генерация асимметрии.
11.7. Заключительные замечания.
12. Топологические дефекты и солитоны во Вселенной.
12.1. Образование топологических дефектов в ранней Вселенной.
12.2. Монополи ’т Хоофга-Полякова.
12.2.1. Монополи в калибровочных теориях.
12.2.2. Механизм Киббла.
12.2.3. Остаточная концентрация: проблема монополей.
12.3. “Космические струны.
12.3.1. Струпные конфигурации.
12.3.2. Газ космических струн.
12.3.3. Дефицит угла.
12.3.4. Струны во Вселенной.
12.4. “Доменные стенки.
12.5. “Текстуры.
12.6. “Гибридные топологические дефекты.
12.7. “Нетопологические солитоны: Q-шары.
12.7.1. Модель с двумя полями.
12.7.2. Модели с плоскими направлениями.
А Элементы общей теории относительности.
А.1 Тензоры в искривленном пространстве-времени.
А.2 Ковариантная производная.
А.3 Тензор кривизны.
А.4 Уравнения гравитационного поля.
А.5 Конформно-связанные метрики.
А.6 Взаимодействие материи с гравитационным полем. Тензор энергии-импульса.
А.7 Движение частиц в гравитационном поле.
А.8 Ньютоновский предел в ОТО.
А.9 Линеаризованные уравнения Эйнштейна на фоне пространства Минковского.
А.10 Макроскопический тензор энергии-импульса.
В Стандартная модель физики частиц.
В.1 Описание Стандартной модели.
В.2. Глобальные симметрии Стандартной модели.
В.3. С-, Р-, Т-преобразования.
В.4. Смешивание кварков.
В.5. Эффективная теория Ферми.
В.6. Особенности сильных взаимодействий.
В.7. Эффективное число степеней свободы в Стандартной модели.
С Осцилляции нейтрино.
С.1 Наблюдения нейтринных осцилляций.
С.1.1 Солнечные нейтрино и KamLAND.
С.1.2 Атмосферные нейтрино и К2К.
С.2 Интерпретация результатов наблюдений: осцилляции.
С.3 Значения параметров осцилляций.
С.4 Дираковские и майорановские массы. Стерильные нейтрино.
С.5 Прямые поиски масс нейтрино.
D Квантовая теория поля при конечных температурах.
D.1 Бозонные ноля: евклидово время и периодические граничные условия.
D.2 Фермионные поля: антипериодические условия.
D.3 Теория возмущений.
D.4 Однопетлевой эффективный потенциал.
D.5 Дебаевская экранировка.
Монографии, обзоры.
Литература.



Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Введение в теорию ранней Вселенной, Теория горячего Большого взрыва, Горбунов Д.С., Рубаков В.А., 2006 - fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.

Скачать pdf
Ниже можно купить эту книгу по лучшей цене со скидкой с доставкой по всей России.Купить эту книгу


Скачать - pdf - Яндекс.Диск.




Теги: учебник по физике :: физика :: Горбунов :: Рубаков :: космология