عالم اولیه

PRESENTATION TITLE

تعادل ترمودینامیکی در عالم

شرط تعادل ترمودینامیکی در هر عنصر حجم •dv:

آهنگ واکنش فوتون ها و ذره های دیگر بزرگ تر از پارامتر هابل:

قانون های ترمودینامیک در این شرایط •

معتبر اند.

H

عالم اولیه: غلبۀ" تابش

برهم کنش های با واسطۀ4 بورون های پیمانه ای

تعادل ترمودینامیکی

هیچ برهم کنشی توان ایجاد تعادل ترمودینامیکی ندارد!آیا برهم کنش های ناشناخته ای

وجود دارد؟

sec10

10

10

/

38

16

162

122

2

2

t

GevT

GeVm

TmmT

T

H

T

Pl

PlPl

عالم اولیه: غلبۀ" تابش

ثانیه

ثانیه

2

2

10

5.5

104

MeV

Tt

m

TH

t

Pl

دوران غلبۀ4 ماده

شروع تشکیل ساختارها

برابری چگالی ماده و تابش

و ه4ا ی4ون از ه4ا اتم تش4کیل الک4ترون ه4ا؛ دوران ب4ازترکیب؛ ش4روع واجفت ش4دگی م4اده و

تابش

شروع دوران غلبۀ" ماده

eVT

yt

eVT

st

eVT

yst

dec

dec

rec

rec

eq

eq

26.0

000.350

3.0

10

1.0

1010

13

411

31

معادلۀ" حالت شارۀ" کیهانی

P=w𝛠حالت کلی

w= دوران غلبۀ4 تابش

0 w=دوران غلبۀ4 ماده

فشار ناشی از حرکت :سؤالکهکشان ها

N< P=m <2

W= 10-6

1

3

c2

<2>

Equation of State

Iانبساط بی در روی عالم

kT

1

انبساط بی در روی عالم

قانون اول ترمودینامیکd [(ρ + p)v] = vdp

قانون دوم ترمودینامیکTdS= d(ρv )+ pdv

انتروپی

V

T

pS

Entropy Density

T

p

V

Ss

Entropy per co-moving volume

Entropy density

Entropy density for relativistic particles

3Ts 3 a

s

nN

TpaS /)(3

Matter Dominance

Phase space distribution

Momentum is red shiftedEnergy red shift

Temperature behavior of massive particles

1)]1/[exp( dTEf

2

1

aE

ap

2 aT

مرگ گرمائی

-1894/1200-1263هرمان فون هلمهولتز1821

کاشف قانون پایستگی انرژیقانون دوم ترمودینامیک: انرژی عالم در نهایت •

به طور یکنواخت در عالم پخش می شود و هر تفاوت دما از بین می رود. پس عالم به یک حالت

مرگ گرمائی می رسد: آرامش جاودانه

آیا این نتیجه گیری هلمهولتز درست است؟•

باریون زایی

نظری4ه ه4ای اتح4اد ب4زرگ: اتح4اد ب4رهم کنش ه4ای ق4وی، •ض4عیف، و الکترومغن4اطیس و ن4یز ک4وراک ه4ا و لپت4ون

ها در چارچوب یک نظریۀ" میدان پیمانه ای

:GUTدو نتیجۀ" مهم •تق4ارنی 1 بی ب4ا ع4المی ب4ه ب4اریونی تق4ارن ب4ا ع4الم .

باریونی تحول می یابد: توضیح نسبت باریون به فوتون امروزی

. تک قطبی های مغناطیسی پایدار و ابرسنگین.2

Baryon to Photon RatioNumber of particles in a co-moving

volumeBaryon number in any co-moving

volume is conserved

After electron-positron annihilation eras

n

n

ns

nn

s

n

BB

bbB

7

s

nN

Baryon number of the universe

Very few anti-baryons

Baryon number conservation

Since electron-positron annihilation era

)(27410:

)(1074.27

)(1081.3

)(1013.1

21010

28

29

25

hn

n

hB

hs

nB

hnn

B

B

BB

BNB

Entropy per Baryon

Constraint from nucleosynthesis

Baryon number equivalent

Entropy per baryon of the universe is a high number

1

10

1010106

107104

10

101

1111

1010

BB n

s

n

n

B

اولین آزمون های مدل استاندارد کیهانشناسی

تشکیل اولین باریون ها و مزون ها از ترکیب کوارک ها و پادکوارک ها

تولید هسته های سبک هیدروژن، دوتریوم، لیتیوم

شکست تقارن کایرال )دستیت(

هسته زایی آغازی

عالم اولیه: گذار فاز و شکست تقارن (SSBخود به خودی )

زمان پالنک :گرانش کوانتومی؟

گذار فاز اتحاد بزرگ

گذار فاز الکترو ضعیف

به هنگام گذار فاز بیضی نورون های پیمانه ای و

ذرات دیگر از طریق سازوکار هیگز جرم دار می

شوند.

GeVT

t

GeVTGeV

t

GeVTt

300

10

1010

1010

1010

8

1614

3834

1943

وابستگی دما

ثابت بودن انروپی d(𝛠a3)=-d(a2)

= 𝛠 ذرات نسبیتی𝛠 a-4 ذرات نانسبیتی:

1

3