Пространство расширялось, плотность и температура Вселенной падали - и она стала чудовищно плотной и горячей.

 

Потом она стала чрезвычайно плотной и горячей. Плотность энергии упала настолько, что в ней начали образовываться более или менее стабильные элементарные частицы. До этого она была наполнена супом из самых разных частиц, которые нынче можно получить лишь в коллайдере..

 

Потом она стала очень плотной и горячей. Она была заполнена элементарными частицами (протонами, нейтронами, а также уже образовывашимися альфа-частицами (ядрами гелия), электронами) - и фотонами, которые носились среди них, обменивались энергиями, рассеивались и перенаправлялись...

 

Наконец,через триста восемьдесят тысяч лет после образования Вселенная стала просто плотной и горячей. Ее температура упала до трех тысяч градусов Кельвина, и при этой температуре протоны начали захватывать электроны, образуя водород, а альфа-частицы захватывая электроны, образовали гелий. То есть, наступил момент образования атомов - и теперь температура (энергия) фотонов была недостаточна для ионизации этих атомов. Теперь все фотоны перестали взаимодействовать с веществом и начали свободно летать по пространству.

 

Вселенная стала прозрачной.

 

По мере расширения пространства Вселенная продолжала остывать, и фотоны, начавшие свободный полет по пространству - тоже. У них росла длина волны, и, соответственно, падала энергия.

 

И вот уже 13,79 миллиарда лет они летят во всех направлениях по космосу - только теперь они уже стали радиоволнами длиной 1,9 миллиметра.

 

Они существуют везде, они приходят отовсюду и пронизывают всю Вселенную. Это - vetustissimus vestigia flammae, следы древнейшего пламени...

 

Это и есть реликтовое радиоизлучение.

 

А сейчас, когда мы регистрируем это излучение, мы, по сути дела, рассматриваем фотографию той, начальной Вселенной, древнейшую из всех возможных фотографий. Строго говоря, это фотография Вселенной возраста 380 тысяч лет от роду, представляющей собой разогретую до трех тысяч градусов плотную смесь водорода с гелием. Сейчас наблюдаемая нами в этом состоянии Вселенная имеет красное смещение порядка z=1100 и удаляется от нас со скоростью примерно 0,999997 от скорости света.

Вот эта фотография:

Реликтовое радиоизлучение
Красным и синим цветами выделены направления в пространстве, от которых приходит более и менее "горячее" излучение.
Разность очень усилена, потому что на деле реликтовое излучение изотропно с точностью выше 0,01 процента,
и на карте ("фотографии" ) показаны куда более слабые различия

 

Интересные факты.

Наша Галактика движется относительно реликтового фона со скоростью около шестисот километров в секунду. Этот факт надежно устанавливается наблюдениями реликтового фона (в выделенном направлении он более интенсивен (более "горяч" ), в противоположном - более "холоден". Плотность фотонов реликтового излучения очень велика - чуть меньше пятисот фотонов на каждый кубический сантиметр современной Вселенной. Их количество примерно в миллиард раз превосходит количество барионов (протонов и нейтронов) во Вселенной. Это число очень важно, потому что позволяет определить параметры фундаментальных взаимодействий. Фотоны реликтового излучения преимущественно обязаны своим появлением нарушению комбинированной четности, приведшему к тому, что частицы и античастицы распадаются с разными скоростями. В первые мгновения своего существования Вселенная была наполнена однородной смесью частиц и античастиц (кварков и глюонов), но из-за нарушения комбинированной четности античастицы распадались и превращались в нейтральные частицы чуть быстрее (по порядку величины, на одну миллиардную), чем частицы. В результате частиц стало на одну миллиардную долю больше, чем античастиц, после чего «лишние» частицы проаннигилировали с античастицами, превратившись в фотоны реликтового излучения, а от частиц осталась лишь миллиардная часть первоначального количества. В результате теперь во Вселенной на миллиард фотонов реликтового излучения приходится одна сильно взаимодействующая частица (барион), собственно, протон или нейтрон (остальные живут недолго). А наш мир состоит из протонов и нейтронов (и электронов), которым не грозит исчезновение при встрече с антипротонами, антинейтронами и позитронами. В мире существует вещество, и существует оно лишь благодаря нарушению комбинированной четности...

 

В результате наблюдаемое соотношение количества барионов и фотонов реликтового излучения является важнейшим экспериментальным фактом построения соответствующих теорий.