Wstęp do astrofizyli i kosmologia

Podobne dokumenty
Spis treści. Przedmowa PRZESTRZEŃ I CZAS W FIZYCE NEWTONOWSKIEJ ORAZ SZCZEGÓLNEJ TEORII. 1 Grawitacja 3. 2 Geometria jako fizyka 14

Podstawy astrofizyki i astronomii

Neutrina z supernowych. Elementy kosmologii

Elementy kosmologii. D. Kiełczewska, wykład 15

10.V Polecam - The Dark Universe by R. Kolb (Wykłady w CERN (2008))

Teoria Wielkiego Wybuchu FIZYKA 3 MICHAŁ MARZANTOWICZ

Oddziaływanie podstawowe rodzaj oddziaływania występującego w przyrodzie i nie dającego sprowadzić się do innych oddziaływań.

Z czego i jak zbudowany jest Wszechświat? Jak powstał? Jak się zmienia?

Polecam - The Dark Universe by R. Kolb (Wykłady w CERN (2008))

Elementy kosmologii. Rozszerzający się Wszechświat Wielki Wybuch (Big Bang) Nukleosynteza Promieniowanie mikrofalowe tła Ciemna Materia Leptogeneza

Geometria Struny Kosmicznej

Kosmologia. Elementy fizyki czastek elementarnych. Wykład X. Prawo Hubbla

Fizyka gwiazd. 1 Budowa gwiazd. 19 maja Stosunek r g R = 2GM

Kosmologia. Elementy fizyki czastek elementarnych. Wykład VIII. Prawo Hubbla

A. Odrzywołek. Dziura w Statycznym Wszechświecie Einsteina

ver teoria względności

Uniwersytet Mikołaja Kopernika Toruń 6 XII 2013 W POSZUKIWANIU ŚLADÓW NASZYCH PRAPOCZĄTKÓW

Historia Wszechświata w (dużym) skrócie. Agnieszka Pollo Instytut Problemów Jądrowych Warszawa Obserwatorium Astronomiczne UJ Kraków

Kosmologia. Elementy fizyki czastek elementarnych. Wykład IX. Prawo Hubbla

Wszechświat czastek elementarnych

Fizyka dla Informatyków Wykład 8 Mechanika cieczy i gazów

Pole elektromagnetyczne. Równania Maxwella

Elektrostatyka. Potencjał pola elektrycznego Prawo Gaussa

Czasoprzestrzenie sferycznie symetryczne: jednorodna Robertsona-Walkera i niejednorodna Lemaitre a-tolmana-bondiego

Cząstki elementarne wprowadzenie. Krzysztof Turzyński Wydział Fizyki Uniwersytet Warszawski

Czarna dziura Schwarzschilda

Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów Ciemna strona wszechświata

Fizyka 3. Konsultacje: p. 329, Mechatronika

Prędkość fazowa i grupowa fali elektromagnetycznej w falowodzie

Zadania z mechaniki kwantowej

FIZYKA III MEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych

Wykład 3 Zjawiska transportu Dyfuzja w gazie, przewodnictwo cieplne, lepkość gazu, przewodnictwo elektryczne

y + p(t)y + q(t)y = 0. (1) Z rozwiązywaniem równań przez szeregi potęgowe związane są pewne definicje.

Szczególna i ogólna teoria względności (wybrane zagadnienia)

METODY MATEMATYCZNE I STATYSTYCZNE W INŻYNIERII CHEMICZNEJ

Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów Ciemna Strona Wszechświata

Ewolucja Wszechświata Wykład 5 Pierwsze trzy minuty

Mechanika relatywistyczna Wykład 13

Zasada najmniejszego działania

Elektrostatyka, cz. 1

Wykład 14. Termodynamika gazu fotnonowego

J. Szantyr - Wykład 3 Równowaga płynu

Ewolucja Wszechświata

Wszechświat. Opis relatywistyczny Początek: inflacja? Równowaga wcześnie Pierwotna nukleosynteza Powstanie atomów Mikrofalowe promieniowanie tła

Efekt Comptona. Efektem Comptona nazywamy zmianę długości fali elektromagnetycznej w wyniku rozpraszania jej na swobodnych elektronach

mechanika analityczna 1 nierelatywistyczna L.D.Landau, E.M.Lifszyc Krótki kurs fizyki teoretycznej

Aerodynamika I. wykład 3: Ściśliwy opływ profilu. POLITECHNIKA WARSZAWSKA - wydz. Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa A E R O D Y N A M I K A I

Podstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 2, Radosław Chrapkiewicz, Filip Ozimek

Mechanika kwantowa. Jak opisać atom wodoru? Jak opisać inne cząsteczki?

Fizyka statystyczna Zwyrodniały gaz Fermiego. P. F. Góra

Promieniowanie jonizujące

Wykład 9 - Ewolucja przed ciągiem głównym. Ciąg główny wieku zerowego (ZAMS)

Transformacja Lorentza Wykład 14

IX. MECHANIKA (FIZYKA) KWANTOWA

OPTYKA KWANTOWA Wykład dla 5. roku Fizyki

Rzadkie gazy bozonów

Równania dla potencjałów zależnych od czasu

Mechanika Kwantowa. Maciej J. Mrowiński. 24 grudnia Funkcja falowa opisująca stan pewnej cząstki ma następującą postać: 2 x 2 )

Elektrodynamika Część 1 Elektrostatyka Ryszard Tanaś Zakład Optyki Nieliniowej, UAM

oraz Początek i kres

Zasady zachowania, równanie Naviera-Stokesa. Mariusz Adamski

Galaktyka. Rysunek: Pas Drogi Mlecznej

Elektrodynamika Część 1 Elektrostatyka Ryszard Tanaś Zakład Optyki Nieliniowej, UAM

Rozdział 3. Tensory. 3.1 Krzywoliniowe układy współrzędnych

Wykład 2 - zagadnienie dwóch ciał (od praw Keplera do prawa powszechnego ciążenia i z powrotem..)

Metamorfozy neutrin. Katarzyna Grzelak. Sympozjum IFD Zakład Czastek i Oddziaływań Fundamentalnych IFD UW. K.Grzelak (UW ZCiOF) 1 / 23

Mechanika relatywistyczna Wykład 15

Pole magnetyczne magnesu w kształcie kuli

MECHANIKA II. Praca i energia punktu materialnego

WYKŁAD NR 3 OPIS DRGAŃ NORMALNYCH UJĘCIE KLASYCZNE I KWANTOWE.

1.1 Przegląd wybranych równań i modeli fizycznych. , u x1 x 2

1 Relacje i odwzorowania

Termodynamika. Część 11. Układ wielki kanoniczny Statystyki kwantowe Gaz fotonowy Ruchy Browna. Janusz Brzychczyk, Instytut Fizyki UJ

Kinematyka płynów - zadania

Bryła sztywna. Fizyka I (B+C) Wykład XXIII: Przypomnienie: statyka

V.6 Pęd i energia przy prędkościach bliskich c

Elementy rachunku różniczkowego i całkowego

FIZYKA-egzamin opracowanie pozostałych pytań

ZASADY DYNAMIKI. Przedmiotem dynamiki jest badanie przyczyn i sposobów zmiany ruchu ciał.

Wstęp do astrofizyki I

FIZYKA III MEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych

1. PODSTAWY TEORETYCZNE

Wstęp do Modelu Standardowego

Statystyka nieoddziaływujących gazów Bosego i Fermiego

WYKŁAD 15. Gęstość stanów Zastosowanie: oscylatory kwantowe (ª bosony bezmasowe) Formalizm dla nieoddziaływujących cząstek Bosego lub Fermiego

Feynmana wykłady z fizyki. [T.] 1.1, Mechanika, szczególna teoria względności / R. P. Feynman, R. B. Leighton, M. Sands. wyd. 7.

Fizyka statystyczna Termodynamika bliskiej nierównowagi. P. F. Góra

TERMODYNAMIKA FENOMENOLOGICZNA

Zagadnienie dwóch ciał

Wszechświat. Krzywizna przestrzeni Opis relatywistyczny Wszechświata Stała kosmologiczna Problem przyczynowości - inflacja

Optyka. Wykład V Krzysztof Golec-Biernat. Fale elektromagnetyczne. Uniwersytet Rzeszowski, 8 listopada 2017

Fizyka bez stałych fizycznych

Wykład I Krzysztof Golec-Biernat Optyka 1 / 16

STRUKTURA MATERII PO WIELKIM WYBUCHU

Podstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 2, Mateusz Winkowski, Jan Szczepanek

Wstęp do astrofizyki I

Podstawy astrofizyki i astronomii

Metody Lagrange a i Hamiltona w Mechanice

Materia i jej powstanie Wykłady z chemii Jan Drzymała

Wstęp do astrofizyki I

Transkrypt:

Wstęp do astrofizyli i kosmologia Ryszard Mańka-Marcisz 25 kwietnia 2004 1 Elementy Ogólnej Teorii Względności Obiekty astronomiczne są wynikiem istnienia równowagi miedzy zapadaniem grawitacyjnym a ciśniemiem wytworzonym przez ściskaną meterię. W tym rozdziale wprowadzimy podstawowe pojęcia i wzory ogólnej teorii względności które będą wykorzystywane w astrofizyce. W płaskiej czasoprzestrzeni interwał czasoprzestrzenny określający odległość między punktami p i p (o współrzędnych x µ i x µ + δx µ ) jest 0-0

zdefiniowany jako gdzie g µν = η µν = ds 2 = g µν dx µ dx ν 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 Równania dla pól meterii otrzymujemy korzystając z formalizmu wariacyjnego. W płaskiej czasoprzestrzeni wariacja całki działania dla np. pola skalarnego φ A zdefiniowana jako S[φ] = d 4 xl(φ A, µ φ A ) generuje równania ruchu Eulera-Lagrange a µ L ( µ φ A ) = L φ A 0-1

W zakrzywionej czasoprzetrzeni ds 2 = g µν dx µ dx ν tensor metryczny można lokalnie zdiagonalizować g µν = e a µe b νη ab Definiując nowe współrzędne dy a = e a µdx µ interwał czasoprzestrzenny będzie wyglądał identycznie jak w przestrzeni płaskiej ds 2 = η ab dy a dy b. Jakobian transformacji jest równy J = y/ x = e = g (e = det(e a µ), g = det(g µν )). Całka działania w zakrzywionej czasoprzestrzeni można więc zapisać jako S = d 4 x J L = d 4 g L (1) L = L g + L matt Lagrangian L g jest funkcją niezmienników czasoprzestrzeni. Takim nieznienikiem jest np. skalar krzywizny zdefiniowany za pomocą R = g µν R µν (2) 0-2

tensora krzywizny Ricciego R µν = λ Γ λ µν ν Γ λ µλ + Γ λ µνγ ρ λρ Γρ µνγ λ νρ (3) Jest on zdefiniowany za pośrednictwem symboli Christoffera Γ λ µν określanymi następującym wzorem : Można więc uważać, że Γ λ µν = 1 2 gλρ { ν g ρµ + µ g ρν + ρ g µν } (4) L = L (R, R µν R µν,...) = Λ 0 + ar + br 2 +... (5) W pierwszym kroku uwzględniamy tylko przybliżenie liniowe, wtedy : L g = 1 1 (R + 2Λ) = (R + 2Λ) (6) 2κ 16πG Dokonamy teraz wariacji całki działanial g ze względu na tensor metryczny g µν. Przy dokonywaniu wariacji całki działania względem tensora metrycznego g µν wygodnie jest wykorzystać algebraiczne własności 0-3

wyznacznika i macierzy odwrotnej 1 g = g gµν g µν. 2 Rachunki prowadzą do równania Einstaina gdzie κ = 8πG c 4 pędu R µν 1 2 g µνr g µν Λ = κt µν a Λ jest stałą kosmologiczną a T µν jest tensorem energii T µν = 2 L matt g µν g µν L matt Czasami wygodnie jest przedstawiać tensor energii - pędu w postaci ɛ = c 2 ρ 0 0 0 T µν = (P + ɛ)u µ u ν P g µν = 0 P 0 0 0 0 P 0 (7) 0 0 0 P 0-4

właściwej dla cieczy, gdzie u µ u µ = 1 jest wektorem jednostkowym. P jest cisnieniem, ɛ gestością energii a ρ gęstością masy. Dywergencja tensora energii-pędu jest równa zero T λ µ;λ = 0 gdzie ; jest symbolem pochodnej kowariantnej, np. u µ;λ = µ u λ Γ ρ µλ u ρ O ile stała kosmologiczna Λ 0 to nawet w próżni gdy T µν = 0 przestrzeń jest zakrzywiona ze stałą krzywizną równą R = 4Λ. 2 Kosmologia 2.1 Kosmologia Newtonowska 1576 Digges, 1826 Olbes -> Paradoks Olbesa Dlaczego nocne niebo jest ciemne? Jasność jest proporcjonalna do ilości gwiazd dl dn 0-5

Rysunek 1: Soczewkowanie grawitacyjne. 0-6

dr r Observer Rysunek 2: Sfery gwiazd. 0-7

a liczba gwaizd dn dv = 4πr 2 dr stąd strumień dl Φ = 4πr 2 dr = 1915 powstaje ogólna teoria względności (GR) 1917 de Sitter, 1922 Friedmann, 1927 Lamaître -> wyniki wskazujące na ekspansje Wszechświata, 1929 Hubble 1934 Milne, McCrea odkrywają, że ekspansja może być wyjasniona przy pomocy mechaniki Newtonowskiej. 1936 Robetrson, Walker -> metryka jednorodnego i izotropowego Wszechświata (FLRW) v = H 0 l W mechanice newtonowskiej oddziaływanie grawitacyjne między dwoma masami M i m opisane jest siłą F = G Mm u = U (8) r2 0-8

u = x/r jest wektorem jednostkowym. Potencjał U(r) = mφ z Φ = G M r Prawo zachowania energii oznacza, że E = 1 2 mv2 + U(r) odległość dl 0 między dwoma punktami ulega przeskalowaniu dl = a(t)dl 0. Zmiana czynnika skali z czasem oznacza oddalanie się wszystkich obiektów z prędkościa z stałą Hubbla v = dl dt = ȧdl 0 = ȧ a (adl 0) = Hdl H = ȧ a 0-9

Rysunek 3: Oryginalny wykres Hubbla. 0-10

W chwili obecnej t 0 H 0 = 71 ± 6 km s 1 Mpc = h 0100 km s 1 Mpc z h 0 = 0.71. Podstawowym postulatem kosmologii jest postulat uśrednionej jednorodności i izotropowości Wszechświata (zasada kosmologiczna). W kosmologii postulat jednorodneści i izotropowości Wszechświata oznacza, iż interwał czasoprzestrzenny jest równy [ ] dr ds 2 = c 2 dt 2 a 2 2 (t) 1 kr 2 + r2 dθ 2 + r 2 sin 2 θdφ 2 Oznacza to, że tensor metryczny Robertsona-Waklera ma postać g µν = 1 a(t)2 1 kr 2 a(t) 2 r 2 a(t) 2 r 2 sin 2 θ 0-11

Rysunek 4: Trzy typy topologii przestrzeni. Równania Einsteina dają ( ) 2 a = H 2 = 8πG a 3c 2 ρ kc2 a 2 + Λc2 3 (9) a a = 4πG Λc2 (ρ + 3p) + 3c2 3 (10) 0-12

gdzie k = 0, ±1. Równanie ciągłości przyjmuje prostą postać dρ dt = 3H(ρ + p). Dla pyłu (p = 0) równanie to oznacza skalowanie ρ = a 3 ρ 0. W próżni (ρ = P = 0) w przestrzeni płaskiej istnieje rozwiązanie de Sittera (inflacja) a(t) = a 0 e Ht z H = Λc 2 3. Dzieląc równanie (9) w chwili bieżącej t 0 przez H 2 0 otrzymujemy 1 = Ω m + Ω k + Ω Λ gdzie Ω m = ρ ρ c z ρ c = 3H2 0 c 2 8πG 0-13

Ω k = kc2 a 2 H 2 0, Ω Λ = ρ Λ ρ c = Λc2 3H 2 0 Parametry te w pełni określają ewolucję Wszechświata. ρ c jest gęstością krytyczna. Składową materii Ω m można rozbić na część barionową Ω B i część opisującą ciemną materię Ω CDM Ω m = Ω B + Ω CDM. Drugie równanie (10) wymaga znajomości równania stanu. Zapiszemy je w prostej postaci p = wρ Jest to równanie stanu w kosmologii. Zakładamy że w chwili obecnej t 0, a 0 = a(t 0 ) = 1. Tak więc odległość dl 0 między dwoma punktami ulega przeskalowaniu dl = a(t)dl 0.. 0-14

parametr wielkość H 0 72 km s 1 Mpc 1 Ω m 0.30 Ω Λ 0.70 Ω B 0.04 Ω CDM 0.26 Ω k 0.00 q 0-0.55 Tablica 1: Oszacowanie parametrów kosmologicznych. 0-15

Zmiana czynnika skali z czasem oznacza oddalanie się wszystkich obiektów z prędkościa z stałą Hubbla W chwili obecnej t 0 v = dl dt = ȧdl 0 = ȧ a (adl 0) = Hdl H 0 = 71 ± 6 km s H = ȧ a 1 Mpc = h 0100 km s 1 Mpc z h 0 = 0.71. Dla przestrzeni płaskiej (k=0) bez stałej kosmologicznej (Λ = 0) mamy H 2 = 8πG 3 ρ co pozwala nam zdefiniować gęstość krytyczną ρ c = 3H2 0 8πG = h2 0r c 5.3 10 3 ev cm 3 r c = 2.77510 11 M Mpc 3 = 1.878 10 29 g cm 3 = 1.054 10 4 ev cm 3 0-16

Pochodzenie stałej kosmologicznej jak i ciemnej materii jest tajemnicze. Możemy już teraz oszacować gęstość energii związanej z stałą kosmologiczną ρ Λ = Ω Λ ρ c 3.7 10 3 ev cm 3 W Wszechświecie zdominowanym przez materię (ρ + 3p > 0) ekspansja będzie zwalniała. To zwolnienie opisujemy przez parametr q = ä0a 0 ȧ 2 0 = 1 2 Ω + 3 2 wω 2.2 Gorący Wielki Wybuch 1965 Penzias, Wilson - promieniowanie reliktowe Gaz fotonowy opisujemy hamiltonianem H = λ,k ω k a + kλ a kλ Średnią wielkości kwantowej A definiujemy jako 0-17

0-18

H o : 30 40 50 60 70 80 90 100 1.2 1.0 0.8 Ω Λ 0.6 CLOSED 0.4 FLAT 0.2 OPEN 0.0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 0-19 Ω M

Rysunek 7: Promieniowanie reliktowe tła. < A >= T r(ρa) gdzie ρ = Z exp( βh) jest operatorem gęstości, Z = exp( βf ) = T r(exp( βh) jest sumą statystyczną a F energią swobodną. Ciśnienie to P = F V a entropia S = k B T r(ρ ln(ρ)) 0-20

spełnia związek stąd gęstość entropii Dla gazu fotonowego stąd a gęstość entropii U =< H >= ɛv = F + T S s = S V = (ɛ + P ). T < a + kλ a kλ >= ɛ = 1 π 2 dk 1 exp(β ck) 1 ck 3 exp(β ck) 1 = AT 4 s = S V T 3 V = a(t) 3 V 0 to S/V 0 = (T a(t)) 3 stąd T a(t) = const, czyli T (t) = T 0 a(t) 0-21

gdzie T 0 = 2.73 K. Średnia gęstość fotonów to n γ = 1 k 2 dk π 2 exp(β ck) 1 = BT 3 400 cm 3 W wysokich temperaturach jest rówowaga γ + H e + p Gęstość materii barionowej n B 10 7 cm 3 daje η = n B n γ = 10 9 Przesunęcie ku czerwieni z zdefinowane jako z = λ λ 0 = λ λ 0 λ 0 ponieważ zgodnie z efektem Dopplera λ = a(t)λ 0 0-22

to z = 1 a(t) 1 W chwili rekombinacji z 1100. Średnia liczba fononów to n γ = N γ V = g γ (2π) 2 d 3 1 k (e βk 1) T 3. W chwili obecnej Średnia energia fotonów ɛ γ = c 2 ρ γ = < H γ > V i ma obecnie wartość n γ,0 410.50 cm 3. = g γ (2π) 2 d 3 k ɛ γ,0 2.6 10 1 ev/cm 3. ck (e βk 1) = σt 4. 0-23

Fluktuacje gestości plazmy δρ generuja fluktuacje potencjału grawitacyjnego δφ a tym samym fluktuacje δz δρ ρ δt T δz 1 + z Fluktuacje te powstają jako fala akustyczna będąca wynikiem równowagi między przyciąganiem grawitacyjnym a cisniemiem wywołanym przez fotony. Fala akustyczna propaguje się z predkością c c s = 1+ 3 4 η η = ρ B ργ Fluktuacje temperatury opisuje funkcja korelacyjna < δt (0)δT (n(ϑ)) >= C(ϑ) = 1 4π (2l + 1)c l P l (cos(ϑ)) l 0-24

Rysunek 8: Fluktuacje promieniowania 0-25 reliktowego obserowane przez

2.3 Era promieniowania W okresie gdy dominuje promieniowanie ɛ = c 2 ρ = σt 4 P = 1 3 σt 4 Temperatura w tym okresie maleje wraz z wzrostem czynnika skali T = 1 a(t) T 0. Pierwsze równanie Friedmanna ( ) 2 a = 8πG a 3c 2 ρ γ daje z a(t) = 2H γ t 1 2 H 2 γ = 8π 3 Gρ γ,0. 0-26

2.4 Era wpółczesna W chwili współczesnej dominuje materia masywna opisana równaniem stanu dla pyłu ρ = ρ 0 a 3 P = 0 Pierwsze równanie Friedmanna (k = 0) daje (dla Λ = 0) ( ) 2 a = 8πG a 3c 2 ρ + Λc2 3 a(t) = ( 3 2 H 0t) 2 3 Definiując czas Hubbla t H wieku Wszechswiata t 0 = 2 3 = ( t t 0 ) 2 3 = H 1 0 otrzymujemy pierwsze oszacowanie 1 H 0 = 2 3 t H. 0-27

Obecna stała Hubbla h 0 0.72 daje zaledwie 9.0 10 9 lat. Dodając stronami równania Friedmana (9,2 10) otrzymujemy równanie którego ewolucja jest określona tylko przez stała kosmologiczną 2 a a + ( ) 2 a = Λc 2. a Podstawienie ȧ/a = Ω Λ f(x) with x = 3 2 ΩΛ H 0 t daje proste równanie różniczkowe f +f 2 = 1 którego rozwiązaniem jest f(x) = cosh(x)/ sinh(x). Stąd mamy a(t) = sinh( 3 2 ΩΛ H 0 t) 2/3 sinh( 3 2 ΩΛ H 0 t 0 ). 2/3 Definicja stałej Hubbla w chwili obecnej daje równanie na wiek Wszechświata w obecności stałej kosmologicznej tanh( 3 2 ΩΛ H 0 t 0 ) = Ω Λ Otrzymujemy teraz wiek Wszechświata równy t 0 = 13.35 10 9 lat. 0-28

3 Bariogeneza Symetia między cząstkami i antycząstkami B, L,obserwowalna w fizyce częstek elementarnuch prowadzi do pytania dlaczego we Wszechświecie istnieje przewaga materii nad antymaterią. Przewagę tą opisuje parametr η = n γ n B Jaki proces doprowadził do złamania tych symetrii w trakcie ochładzania się Wszechświata? 4 Nukleosynteza Po okresie hadronizacji pierwotna materia zbudowana jest z protonów, neutronów, elektronów, mionów i neutrin p, n, e, µ, ν f = {ν e, ν µ, ν τ } 0-29

będących w równowadze ze względu na słabe oddziaływania ( rozpad β) p + + e n + ν e µ + ν e e + ν µ Oscylacja zapachów neutrin oznacza również ν e ν µ ν τ. Reakcje te oznaczają równość odpowiednich potencjałów chemicznych µ p + µ e = µ n + µ νe µ µ + µ νe = µ e + µ νµ µ νe = µ νµ = µ ντ µ ν Pozwala to zredukować ilość niezależnych potencjałów do trzech µ n, µ e, µ ν. Mamy trzy warunki: * Neutralność ładunkową (Q=0) n Q i Q i n i (µ i, T ) = 0, 0-30

* symetrię L-B n L n B i (L i B i ) n i (µ i, T ) = 0, * warunek ekspansji adiabatycznej (S/B) (entropii na baryon) s i s i(µ i, T ) n B i B i n i (µ i, T ) = constant W niskich temperaturach (T 1 MeV) entropia jest określona przez fotony i prawie bezmasowe neutrina, czyli przez parametr Stąd mamy ograniczenie na η = n γ n B. S/B = 4.5 +1.4 1.1 1010 Zamiast potencjału chemicznego np. µ n wygodnie jest wszystko parametryzować poprzez η. Wartość ηzgodna z przewidywaniami nukleosyntezy 0-31

waha się w przedziale 2.6 10 10 < η < 6.2 10 10. Dzięki misji WMAP znoamy go z dokładnością do 4% η = 6.14 ± 0.25 10 10. W niskich temperaturach równowaga ze względu na rozpad β nie zachodzi i zaczyna się produkcja protonów i pierwszych lekkich jąder n + ν e p + + e n + e + p + + ν e n + p + D + γ D + D 3 H + p + D + D 3 He + N 3 H + D 4 He 3 H + 4 He 7 Li Synteza lekkich jąder kończy się gdy temperatura przekroczy 50 kev. 0-32

0-33