બ્રહ્માંડ અને તેના ગુણધર્મોના અવશેષ કિરણોત્સર્ગ. કોસ્મિક માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિ રેડિયેશનની શોધ. કોસ્મિક માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિ રેડિયેશનના અભ્યાસ વિશે ઐતિહાસિક તથ્યો

2006 માં, જ્હોન માથર અને જ્યોર્જ સ્મૂટને બ્લેકબોડી સ્પેક્ટ્રમ અને કોસ્મિક માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિ રેડિયેશનની એનિસોટ્રોપીની શોધ માટે ભૌતિકશાસ્ત્રમાં નોબેલ પુરસ્કાર એનાયત કરવામાં આવ્યો હતો. આ પરિણામો 1988 માં નાસા દ્વારા લોન્ચ કરવામાં આવેલા COBE ઉપગ્રહનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવેલા માપના આધારે મેળવવામાં આવ્યા હતા. જે. માથર અને જે. સ્મૂટના પરિણામોએ બિગ બેંગના પરિણામે બ્રહ્માંડની ઉત્પત્તિની પુષ્ટિ કરી હતી. કોસ્મિક બેકગ્રાઉન્ડ રેડિયેશન ΔT/T ~ 10 -4 ના તાપમાનમાં અત્યંત નાનો તફાવત એ તારાવિશ્વો અને તારાઓની રચનાની પદ્ધતિનો પુરાવો છે.

જે. માથેર (જન્મ. 1946)

જે. સ્મૂટ (b. 1945)

ચોખા. 52. કોસ્મિક માઇક્રોવેવ બેકગ્રાઉન્ડ રેડિયેશનનું બ્લેકબોડી સ્પેક્ટ્રમ.

કોસ્મિક માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિ કિરણોત્સર્ગ (અથવા કોસ્મિક માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિ કિરણોત્સર્ગ) એ. પેન્ઝિયસ અને આર. વિલ્સન દ્વારા 1965 માં શોધાયું હતું. બ્રહ્માંડના ઉત્ક્રાંતિના પ્રારંભિક તબક્કે, પદાર્થ પ્લાઝ્માની સ્થિતિમાં હતો. આવા માધ્યમ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશન માટે અપારદર્શક હોય છે; જ્યારે બ્રહ્માંડ 3000 K સુધી ઠંડું થયું, ત્યારે ઇલેક્ટ્રોન અને પ્રોટોન તટસ્થ હાઇડ્રોજન અણુઓમાં એક થયા અને માધ્યમ ફોટોન માટે પારદર્શક બની ગયું. આ સમયે, બ્રહ્માંડની ઉંમર 300,000 વર્ષ હતી, તેથી કોસ્મિક માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિ રેડિયેશન આ યુગમાં બ્રહ્માંડની સ્થિતિ વિશે માહિતી પ્રદાન કરે છે. આ સમયે, બ્રહ્માંડ વ્યવહારીક રીતે એકરૂપ હતું. બ્રહ્માંડની અસંગતતા કોસ્મિક માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિ કિરણોત્સર્ગના તાપમાનની અસંગતતા દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. આ વિજાતીયતા ΔT/T ≈ 10 -4 −10 -5 છે. કોસ્મિક માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિ કિરણોત્સર્ગની અસંગતતા બ્રહ્માંડની અસંગતતાના સાક્ષી છે: પ્રથમ તારાઓ, તારાવિશ્વો, તારાવિશ્વોના ક્લસ્ટરો. બ્રહ્માંડના વિસ્તરણ સાથે, CMB ની તરંગલંબાઇ Δλ/λ = ΔR/R વધી છે અને હાલમાં CMB ની તરંગલંબાઇ રેડિયો તરંગ શ્રેણીમાં છે, CMB નું તાપમાન T = 2.7 K છે.

ચોખા. 53. કોસ્મિક માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિ રેડિયેશનની અનિસોટ્રોપી. વધુ ઘેરો રંગકોસ્મિક માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિ કિરણોત્સર્ગના સ્પેક્ટ્રમના વિભાગો બતાવવામાં આવ્યા છે જેમાં વધુ છે ઉચ્ચ તાપમાન.

જે. માથર: "શરૂઆતમાં બિગ બેંગ હતો−તેથી હવે અમે ખૂબ જ વિશ્વાસ સાથે કહીએ છીએ. COBE ઉપગ્રહ, 1974માં નેશનલ એરોનોટિક્સ એન્ડ સ્પેસ એજન્સી (NASA) ને પ્રોજેક્ટ તરીકે પ્રસ્તાવિત અને 1989 માં લોન્ચ કરવામાં આવ્યો હતો, આની તરફેણમાં ખૂબ જ મજબૂત પુરાવા પૂરા પાડે છે: કોસ્મિક માઇક્રોવેવ બેકગ્રાઉન્ડ રેડિયેશન (CMBR, અથવા કોસ્મિક માઇક્રોવેવ બેકગ્રાઉન્ડ રેડિયેશન) સ્પેક્ટ્રમ તાપમાન સાથે લગભગ આદર્શ બ્લેક બોડી
2.725 ±0.001 K, અને આ કિરણોત્સર્ગ 7° અથવા વધુના કોણીય ભીંગડા પર 10 પ્રતિ મિલિયન કરતા વધુના સંબંધિત પ્રમાણભૂત વિચલન સાથે આઇસોટ્રોપિક (બધી દિશામાં સમાન) છે. આ કિરણોત્સર્ગને બ્રહ્માંડના ઉત્ક્રાંતિના અત્યંત ગરમ અને ગાઢ પ્રારંભિક તબક્કાના નિશાન તરીકે અર્થઘટન કરવામાં આવે છે. આવા ગરમ અને ગાઢ તબક્કામાં, બ્રહ્માંડના વિસ્તરણના લાક્ષણિક સમય સ્કેલની તુલનામાં, ફોટોનનું સર્જન અને વિનાશ, તેમજ તેમની વચ્ચે અને અન્ય તમામ પ્રકારના પદાર્થો અને ઊર્જા સાથે સંતુલનની સ્થાપના ખૂબ જ ઝડપથી થશે. . આવી સ્થિતિ તરત જ બ્લેકબોડી રેડિયેશન ઉત્પન્ન કરશે. વિસ્તરતા બ્રહ્માંડએ આ સ્પેક્ટ્રમના બ્લેક-બોડી સ્વભાવને જાળવી રાખવો જોઈએ, તેથી આદર્શ બ્લેક-બોડી સ્પેક્ટ્રમમાંથી કોઈપણ નોંધપાત્ર વિચલનને માપવાથી સમગ્ર બિગ બેંગ વિચારને અમાન્ય થઈ જશે અથવા બતાવશે કે સંતુલનની ઝડપી સ્થાપના પછી સીએમબીમાં થોડી ઊર્જા ઉમેરવામાં આવી હતી. (ઉદાહરણ તરીકે, કેટલાક પ્રાથમિક કણોના સડોથી). હકીકત એ છે કે આ કિરણોત્સર્ગ આટલી ઉચ્ચ ડિગ્રી માટે આઇસોટ્રોપિક છે તે મુખ્ય પુરાવો છે કે તે બિગ બેંગથી આવે છે."

ચોખા. 54. એન્ટેના પર રોબર્ટ વિલ્સન અને આર્નો પેન્ઝિયસ જ્યાં કોસ્મિક માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિ રેડિયેશન રેકોર્ડ કરવામાં આવ્યું હતું.

જે. સ્મૂટ: "ગરમ બ્રહ્માંડના સિદ્ધાંત મુજબ, કોસ્મિક માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિ કિરણોત્સર્ગ એ 13.7 અબજ વર્ષો પહેલા આધુનિક બ્રહ્માંડના વિસ્તરણની શરૂઆતની નજીકના સમયે બ્રહ્માંડના ઉત્ક્રાંતિના પ્રારંભિક ઉચ્ચ-તાપમાન તબક્કામાં રચાયેલ શેષ વિકિરણ છે. . સીએમબીનો ઉપયોગ બ્રહ્માંડની ગતિશીલતા અને ભૂમિતિને માપવા માટે એક શક્તિશાળી સાધન તરીકે થઈ શકે છે. સીએમબીની શોધ પેન્ઝિયસ અને વિલ્સન દ્વારા પ્રયોગશાળામાં કરવામાં આવી હતી. 1964 માં બેલા
તેઓ સાથે સતત આઇસોટ્રોપિક રેડિયેશન શોધ્યું થર્મોડાયનેમિક તાપમાનલગભગ 3.2 K. તે જ સમયે, પ્રિન્સટન (ડિક, પીબલ્સ, વિલ્કિન્સન અને રોલ) ના ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ ગરમ બ્રહ્માંડના સિદ્ધાંત દ્વારા અનુમાનિત કોસ્મિક માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિ રેડિયેશનને માપવા માટે એક પ્રયોગ વિકસાવી રહ્યા હતા. આકસ્મિક શોધસીએમબી પેન્ઝિયાસ અને વિલ્સને બ્રહ્માંડ વિજ્ઞાનમાં એક નવો યુગ ખોલ્યો, જે તેના દંતકથા અને અનુમાનમાંથી સંપૂર્ણ વૈજ્ઞાનિક દિશામાં પરિવર્તનની શરૂઆત દર્શાવે છે.
કોસ્મિક માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિમાં તાપમાન એનિસોટ્રોપીની શોધે બ્રહ્માંડ વિશેની આપણી સમજમાં ક્રાંતિ લાવી, અને તેનું આધુનિક સંશોધન બ્રહ્માંડવિજ્ઞાનમાં ક્રાંતિ લાવવાનું ચાલુ રાખે છે. પ્લેટોસ, એકોસ્ટિક શિખરો અને ક્ષીણ થતી ઉચ્ચ-આવર્તન પૂંછડી સાથે સીએમબી તાપમાનના વધઘટના કોણીય પાવર સ્પેક્ટ્રમનું આયોજન કરવાથી પ્રમાણભૂત કોસ્મોલોજિકલ મોડલની સ્થાપના થઈ જેમાં અવકાશની ભૂમિતિ સપાટ (ગંભીર ઘનતાને અનુરૂપ), શ્યામ ઊર્જા અને અંધારું છે. પદાર્થ પ્રભુત્વ ધરાવે છે, અને ત્યાં માત્ર થોડી સામાન્ય બાબત છે. આ સફળતાપૂર્વક પુષ્ટિ થયેલ મોડેલ અનુસાર, બ્રહ્માંડનું અવલોકન કરાયેલ માળખું ગુરુત્વાકર્ષણ અસ્થિરતા દ્વારા રચાયું હતું, જેણે ખૂબ જ પ્રારંભિક ફુગાવાના યુગમાં ઉત્પન્ન થયેલ ક્વોન્ટમ વધઘટને વિસ્તૃત કરી હતી. વર્તમાન અને ભાવિ અવલોકનો આ મોડેલનું પરીક્ષણ કરશે અને ઉત્કૃષ્ટ ચોકસાઇ અને મહત્વ સાથે મુખ્ય કોસ્મોલોજિકલ પરિમાણોને ઓળખશે."

CMB રેડિયેશન-કોસ્મિક ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશન ઉચ્ચ ડિગ્રી આઇસોટ્રોપી સાથે અને તાપમાન સાથે એકદમ કાળા શરીરની લાક્ષણિકતા સાથે? 2.725 કે. CMB ની આગાહી જી. ગેમો, આર. આલ્ફર અને આર. હર્મન દ્વારા 1948 માં તેઓએ બનાવેલી પ્રથમ બિગ બેંગ થિયરીના આધારે કરવામાં આવી હતી. આલ્ફર અને હર્મન એ સ્થાપિત કરવામાં સક્ષમ હતા કે કોસ્મિક માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિ રેડિયેશનનું તાપમાન 5 હોવું જોઈએ. કે, અને ગેમોએ 3 માં આગાહી કરી હતી કે. અવકાશના તાપમાનના કેટલાક અંદાજો પહેલા અસ્તિત્વમાં હોવા છતાં, તેમાં ઘણી ખામીઓ હતી. પ્રથમ, આ માત્ર જગ્યાના અસરકારક તાપમાનના માપ હતા; એવું માનવામાં આવતું ન હતું કે રેડિયેશન સ્પેક્ટ્રમ પ્લાન્કના નિયમનું પાલન કરે છે. બીજું, તેઓ ગેલેક્સીની ધાર પરના અમારા ચોક્કસ સ્થાન પર આધારિત હતા અને એવું માનતા ન હતા કે રેડિયેશન આઇસોટ્રોપિક છે. તદુપરાંત, જો પૃથ્વી બ્રહ્માંડમાં બીજે ક્યાંક સ્થિત હોત તો તેઓ સંપૂર્ણપણે અલગ પરિણામો આપશે. કોસ્મિક માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિ કિરણોત્સર્ગના પ્રાયોગિક શોધ પર ન તો જી. ગેમો પોતે કે તેમના ઘણા અનુયાયીઓએ પ્રશ્ન ઉઠાવ્યો હતો. દેખીતી રીતે, તેઓ માનતા હતા કે આ રેડિયેશન શોધી શકાતું નથી, કારણ કે તે તારાઓ અને કોસ્મિક કિરણોના કિરણોત્સર્ગ દ્વારા પૃથ્વી પર લાવવામાં આવતી ઊર્જાના પ્રવાહમાં "ડૂબી જાય છે".

સેન્ટીમીટર રેડિયો તરંગોના ક્ષેત્રમાં તારાવિશ્વો અને તારાઓના પૃષ્ઠભૂમિ કિરણોત્સર્ગ સામે કોસ્મિક માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિ કિરણોત્સર્ગને શોધવાની શક્યતા એ.જી. દ્વારા ગણતરીઓ દ્વારા સાબિત કરવામાં આવી હતી. ડોરોશકેવિચ અને આઈ.ડી. નોવિકોવ, Ya.B ના સૂચન પર હાથ ધરવામાં આવ્યું હતું. ઝેલ્ડોવિચ 1964 માં, એટલે કે. એ. પેપઝિયાસ અને આર. વિલ્સનની શોધના એક વર્ષ પહેલા.

1965માં, આર્નો પેન્ઝિયાસ અને રોબર્ટ વુડ્રો વિલ્સને ડિક રેડિયોમીટર બનાવ્યું, જેનો ઉપયોગ તેઓ કોસ્મિક માઇક્રોવેવ બેકગ્રાઉન્ડ રેડિયેશનની શોધ માટે નહીં, પરંતુ રેડિયો ખગોળશાસ્ત્ર અને ઉપગ્રહ સંચારમાં પ્રયોગો માટે કરવાના હતા. ઉપકરણને માપાંકિત કરતી વખતે, તે બહાર આવ્યું કે એન્ટેનામાં 3.5 નું વધારાનું તાપમાન હતું કેજે તેઓ સમજાવી શક્યા નથી. સહેજ ઘોંઘાટની પૃષ્ઠભૂમિ દિશાથી અથવા ઓપરેટિંગ સમયથી બદલાઈ નથી. શરૂઆતમાં તેઓએ નક્કી કર્યું કે તે સાધનોમાં સહજ અવાજ છે. રેડિયો ટેલિસ્કોપને તોડી પાડવામાં આવ્યું હતું અને તેનું "સ્ટફિંગ" ફરીથી અને ફરીથી પરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું હતું. એન્જિનિયરોના ગૌરવને ઠેસ પહોંચી હતી, અને તેથી ચેક છેલ્લી વિગત સુધી, છેલ્લા સોલ્ડરિંગ સુધી ગયો. બધું નાબૂદ થઈ ગયું. તેઓએ તેને ફરીથી એકત્રિત કર્યું - અવાજ ફરી શરૂ થયો. ખૂબ વિચાર-વિમર્શ પછી, સિદ્ધાંતવાદીઓ એવા નિષ્કર્ષ પર આવ્યા કે આ કિરણોત્સર્ગ બ્રહ્માંડને સ્થિર પ્રવાહમાં ભરીને કોસ્મિક રેડિયો ઉત્સર્જનની સતત પૃષ્ઠભૂમિ સિવાય બીજું કંઈ ન હોઈ શકે. હોલ્ડમડેલનો ફોન આવતા, ડિકે કટાક્ષ કર્યો: "છોકરાઓ, અમે જેકપોટ માર્યો." પ્રિન્સટન અને હોલ્મડેલ ટીમો વચ્ચેની બેઠકમાં નક્કી થયું કે એન્ટેનાનું તાપમાન કોસ્મિક માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિ કિરણોત્સર્ગને કારણે થયું હતું. ખગોળશાસ્ત્રીઓએ ગણતરી કરી હતી કે અવાજ લગભગ 3 ડિગ્રી કેલ્વિનના તાપમાનને અનુરૂપ છે અને "વિવિધ ફ્રીક્વન્સીઝ પર સાંભળી શકાય છે. 1978 માં, પેન્ઝિયસ અને વિલ્સન પ્રાપ્ત થયા નોબેલ પુરસ્કારતેમની શોધ માટે. કોઈ કલ્પના કરી શકે છે કે જ્યારે આ સંદેશ આવ્યો ત્યારે "હોટ" મોડેલના સમર્થકો કેવી રીતે આનંદિત થયા. આ શોધે માત્ર "ગરમ" મોડેલની સ્થિતિને મજબૂત બનાવી નથી. અવશેષ કિરણોત્સર્ગે ક્વાસારના સમયના પગલા (8-10 અબજ વર્ષ) થી "શરૂઆત" થી 300 હજાર વર્ષોને અનુરૂપ એક પગલા સુધી ઉતરવાનું શક્ય બનાવ્યું. તે જ સમયે, આ વિચારની પુષ્ટિ થઈ હતી કે એક સમયે બ્રહ્માંડની ઘનતા તે હવે કરતાં અબજ ગણી વધારે હતી. તે જાણીતું છે કે ગરમ પદાર્થ હંમેશા ફોટોન ઉત્સર્જન કરે છે. અનુસાર સામાન્ય કાયદાથર્મોડાયનેમિક્સ, આ સંતુલન સ્થિતિની ઇચ્છા દર્શાવે છે જેમાં સંતૃપ્તિ પ્રાપ્ત થાય છે: નવા ફોટોનનો જન્મ વિપરીત પ્રક્રિયા દ્વારા વળતર આપવામાં આવે છે, પદાર્થ દ્વારા ફોટોનનું શોષણ, જેથી માધ્યમમાં ફોટોનની કુલ સંખ્યા બદલાતી નથી. આ "ફોટન ગેસ" સમગ્ર બ્રહ્માંડને એકસરખી રીતે ભરી દે છે. ફોટોન ગેસનું તાપમાન નિરપેક્ષ શૂન્યની નજીક છે - લગભગ 3 કેલ્વિન, પરંતુ તેમાં રહેલી ઊર્જા તેમના જીવનકાળ દરમિયાન તમામ તારાઓ દ્વારા ઉત્સર્જિત થતી પ્રકાશ ઊર્જા કરતાં વધુ છે. બ્રહ્માંડમાં જગ્યાના પ્રત્યેક ઘન સેન્ટિમીટર માટે લગભગ પાંચસો ક્વોન્ટા રેડિયેશન હોય છે, અને દૃશ્યમાન બ્રહ્માંડમાં ફોટોનની કુલ સંખ્યા પદાર્થના કણોની કુલ સંખ્યા કરતાં અનેક અબજ ગણી વધારે છે, એટલે કે. અણુઓ, ન્યુક્લી, ઇલેક્ટ્રોન જે ગ્રહો, તારાઓ અને તારાવિશ્વો બનાવે છે. બ્રહ્માંડના આ સામાન્ય પૃષ્ઠભૂમિ કિરણોત્સર્ગને સી કહેવાય છે હળવો હાથઆઈ.એસ. શ્ક્લોવ્સ્કી, અવશેષ, એટલે કે. અવશેષ, જે અવશેષ છે, બ્રહ્માંડની ગાઢ અને ગરમ પ્રારંભિક સ્થિતિનો અવશેષ. પ્રારંભિક બ્રહ્માંડની બાબત ગરમ હતી એમ ધારીને, જી. ગામોએ આગાહી કરી હતી કે ફોટોન, જે તે સમયે દ્રવ્ય સાથે થર્મોડાયનેમિક સંતુલનમાં હતા, આધુનિક યુગમાં તેને સાચવી રાખવા જોઈએ. આ ફોટોન 1965 માં સીધા જ મળી આવ્યા હતા. સામાન્ય વિસ્તરણ અને સંકળાયેલ ઠંડકનો અનુભવ કર્યા પછી, ફોટોનનો ગેસ હવે બ્રહ્માંડની પૃષ્ઠભૂમિ કિરણોત્સર્ગ બનાવે છે, જે બધી બાજુઓથી સમાનરૂપે આપણી પાસે આવે છે. કોસ્મિક માઇક્રોવેવ બેકગ્રાઉન્ડ ક્વોન્ટમમાં ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશનના કોઈપણ ક્વોન્ટમની જેમ વિશ્રામ દળ નથી, પરંતુ તેમાં ઊર્જા હોય છે અને તેથી આઈન્સ્ટાઈનના પ્રખ્યાત સૂત્ર મુજબ E=Ms?, અને આ ઊર્જાને અનુરૂપ સમૂહ. મોટાભાગના અવશેષ ક્વોન્ટા માટે, આ સમૂહ ખૂબ જ નાનો છે: તારાઓ અને તારાવિશ્વોના સૌથી સામાન્ય તત્વ, હાઇડ્રોજન અણુના દળ કરતાં ઘણો ઓછો. તેથી, કણોની સંખ્યામાં નોંધપાત્ર વર્ચસ્વ હોવા છતાં, કોસ્મિક માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિ કિરણોત્સર્ગ બ્રહ્માંડના કુલ સમૂહમાં યોગદાનની દ્રષ્ટિએ તારાઓ અને તારાવિશ્વો કરતાં હલકી ગુણવત્તાવાળા છે. આધુનિક યુગમાં, કિરણોત્સર્ગની ઘનતા 3 * 10 -34 g/cm 3 છે, જે તારાવિશ્વોમાં દ્રવ્યની સરેરાશ ઘનતા કરતાં લગભગ હજાર ગણી ઓછી છે. પરંતુ આ હંમેશા કેસ ન હતો - બ્રહ્માંડના દૂરના ભૂતકાળમાં, ફોટોન્સે તેની ઘનતામાં મુખ્ય ફાળો આપ્યો હતો. હકીકત એ છે કે કોસ્મોલોજિકલ વિસ્તરણ દરમિયાન, કિરણોત્સર્ગની ઘનતા પદાર્થની ઘનતા કરતાં વધુ ઝડપથી ઘટે છે. આ પ્રક્રિયામાં, માત્ર ફોટોનની સાંદ્રતા જ ઘટતી નથી (કણોની સાંદ્રતા જેટલી જ દરે), પણ એક ફોટોનની સરેરાશ ઉર્જા પણ ઘટે છે, કારણ કે વિસ્તરણ દરમિયાન ફોટોનના ગેસનું તાપમાન ઘટે છે. બ્રહ્માંડના અનુગામી વિસ્તરણ દરમિયાન, પ્લાઝ્મા અને રેડિયેશનનું તાપમાન ઘટ્યું. ફોટોન સાથેના કણોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયામાં લાક્ષણિક વિસ્તરણ સમય દરમિયાન ઉત્સર્જન સ્પેક્ટ્રમને નોંધપાત્ર રીતે પ્રભાવિત કરવાનો સમય નથી. જો કે, બ્રહ્માંડના વિસ્તરણ દરમિયાન પદાર્થ સાથે કિરણોત્સર્ગની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની સંપૂર્ણ ગેરહાજરીમાં પણ, રેડિયેશનનું બ્લેક-બોડી સ્પેક્ટ્રમ બ્લેક-બોડી જ રહે છે, માત્ર રેડિયેશનનું તાપમાન ઘટે છે. જ્યારે તાપમાન 4000ને પાર કરી ગયું હતું કે, પ્રાથમિક બાબત સંપૂર્ણપણે આયનાઈઝ્ડ હતી, એક છૂટાછવાયા ઘટનાથી બીજા સુધીના ફોટોનની શ્રેણી બ્રહ્માંડની ક્ષિતિજ કરતાં ઘણી ઓછી હતી. મુ ટી ? 4000કેપ્રોટોન અને ઈલેક્ટ્રોન ફરી જોડાયા, પ્લાઝ્મા તટસ્થ હાઈડ્રોજન અને હિલીયમ અણુઓના મિશ્રણમાં ફેરવાઈ ગયું અને બ્રહ્માંડ રેડિયેશન માટે સંપૂર્ણપણે પારદર્શક બની ગયું. તેના વધુ વિસ્તરણ દરમિયાન, કિરણોત્સર્ગનું તાપમાન સતત ઘટતું રહ્યું, પરંતુ કિરણોત્સર્ગના કાળા શરીરની પ્રકૃતિ વિશ્વના ઉત્ક્રાંતિના પ્રારંભિક સમયગાળાની "સ્મરણ" તરીકે, અવશેષ તરીકે સાચવવામાં આવી હતી. આ કિરણોત્સર્ગ પ્રથમ 7.35 સે.મી.ના તરંગો પર અને પછી અન્ય તરંગો પર (0.6 મીમીથી 50 સે.મી. સુધી) મળી આવ્યો હતો.

ન તો તારાઓ અને રેડિયો તારાવિશ્વો, ન તો ગરમ આંતરગાલેક્ટિક ગેસ, ન તો તારાઓની ધૂળ દ્વારા દૃશ્યમાન પ્રકાશનું પુનઃ ઉત્સર્જન માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિ કિરણોત્સર્ગના ગુણધર્મોની નજીક આવતા કિરણોત્સર્ગનું નિર્માણ કરી શકે છે: આ કિરણોત્સર્ગની કુલ ઊર્જા ખૂબ વધારે છે, અને તેનું વર્ણપટ સમાન નથી. કાં તો તારાઓનો સ્પેક્ટ્રમ અથવા રેડિયો સ્ત્રોતોનો સ્પેક્ટ્રમ. આ, તેમજ સમગ્ર અવકાશી ગોળામાં તીવ્રતાના વધઘટની લગભગ સંપૂર્ણ ગેરહાજરી (નાના પાયે કોણીય વધઘટ), માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિ કિરણોત્સર્ગના કોસ્મોલોજિકલ, અવશેષ મૂળને સાબિત કરે છે.

પૃષ્ઠભૂમિ કિરણોત્સર્ગ માત્ર કહેવાતા "સ્કેટરિંગ" તારાવિશ્વો સાથે સંકળાયેલ સંકલન પ્રણાલીમાં આઇસોટ્રોપિક છે. સાથેની સંદર્ભ સિસ્ટમ (આ સિસ્ટમ બ્રહ્માંડ સાથે વિસ્તરે છે). અન્ય કોઈપણ સંકલન પ્રણાલીમાં, રેડિયેશનની તીવ્રતા દિશા પર આધારિત છે. આ હકીકત માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિ કિરણોત્સર્ગ સાથે સંકળાયેલ સંકલન પ્રણાલીને સંબંધિત સૂર્યની ગતિને માપવાની શક્યતા ખોલે છે. ખરેખર, ડોપ્લર અસરને લીધે, ફરતા નિરીક્ષક તરફ પ્રચાર કરતા ફોટોન વધુ હોય છે ઉચ્ચ ઊર્જા, તેની સાથે પકડવાને બદલે, એ હકીકત હોવા છતાં કે સિસ્ટમમાં m.f. i., તેમની શક્તિઓ સમાન છે. તેથી, આવા નિરીક્ષક માટે રેડિયેશન તાપમાન દિશા પર આધાર રાખે છે. ગતિ સાથે સંકળાયેલ CMB ની દ્વિધ્રુવી એનિસોટ્રોપી સૌર સિસ્ટમઆ કિરણોત્સર્ગના ક્ષેત્રની તુલનામાં, તે હવે નિશ્ચિતપણે સ્થાપિત થઈ ગયું છે: નક્ષત્ર સિંહની દિશામાં, અવશેષ કિરણોત્સર્ગનું તાપમાન સરેરાશ કરતા 3.5 mK વધારે છે, અને વિરુદ્ધ દિશામાં (નક્ષત્ર એક્વેરિયસ) તે છે. સરેરાશ કરતાં ઓછી સમાન રકમ. પરિણામે, સૂર્ય (પૃથ્વી સાથે મળીને) m.f ની તુલનામાં આગળ વધે છે. અને. સિંહ રાશિ તરફ લગભગ 400 કિમી/સેકન્ડની ઝડપે. અવલોકનોની સચોટતા એટલી ઊંચી છે કે પ્રયોગકર્તાઓ સૂર્યની આસપાસ પૃથ્વીની ઝડપ 30 કિમી/સેકન્ડ તરીકે નોંધે છે. ગેલેક્સીના કેન્દ્રની આસપાસ સૂર્યની ગતિને ધ્યાનમાં લેતા, તે લગભગ 600 કિમી/સેકંડ છે. નાસાના કોસ્મિક બેકગ્રાઉન્ડ એક્સપ્લોરર (COBE) સેટેલાઇટ પરના ફાર-ઇન્ફ્રારેડ રેડિયેશન સ્પેક્ટ્રોફોટોમીટર (FIRAS) એ કોસ્મિક માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિ રેડિયેશનના સ્પેક્ટ્રમનું ચોક્કસ માપન કર્યું છે. આ માપો અત્યાર સુધીના બ્લેક બોડી સ્પેક્ટ્રમના સૌથી સચોટ માપ હતા. સૌથી વધુ વિગતવાર નકશો CMB રેડિયેશન અમેરિકન WMAP અવકાશયાનના કાર્યના પરિણામે બનાવવામાં આવ્યું હતું.

બ્રહ્માંડને ભરતા કોસ્મિક માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિ કિરણોત્સર્ગનું સ્પેક્ટ્રમ 2.725 તાપમાન સાથે એકદમ કાળા શરીરમાંથી રેડિયેશનના સ્પેક્ટ્રમને અનુરૂપ છે. કે. તેની મહત્તમ 160.4 ગીગાહર્ટ્ઝની આવર્તન પર થાય છે, જે 1.9 મીમીની તરંગલંબાઇને અનુરૂપ છે. તે 0.001% ની અંદર આઇસોટ્રોપિક છે - પ્રમાણભૂત તાપમાન વિચલન આશરે 18 μK છે. આ મૂલ્ય સીએમબી સાથે સંકળાયેલ સંકલન પ્રણાલીને સંબંધિત આપણા પોતાના વેગને કારણે રેડિયેશનની ડોપ્લર ફ્રીક્વન્સી શિફ્ટને કારણે દ્વિધ્રુવીય એનિસોટ્રોપી (સૌથી ઠંડા અને સૌથી ગરમ પ્રદેશ વચ્ચેનો તફાવત 6.706 એમકે છે) ધ્યાનમાં લેતું નથી. દ્વિધ્રુવ એનિસોટ્રોપી ની ઝડપે કન્યા રાશિ તરફ સૌરમંડળની હિલચાલને અનુરૂપ છે? 370 કિમી/સે.

સીએમબી રેડિયેશન

એક્સ્ટ્રાગાલેક્ટિક માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિ કિરણોત્સર્ગ 500 MHz થી 500 GHz સુધીની આવર્તન શ્રેણીમાં થાય છે, જે 60 cm થી 0.6 mm સુધીની તરંગલંબાઇને અનુરૂપ છે. આ પૃષ્ઠભૂમિ કિરણોત્સર્ગ બ્રહ્માંડમાં ગેલેક્સીઓ, ક્વાસાર અને અન્ય પદાર્થોની રચના પહેલા થતી પ્રક્રિયાઓ વિશેની માહિતી વહન કરે છે. કોસ્મિક માઇક્રોવેવ બેકગ્રાઉન્ડ રેડિયેશન તરીકે ઓળખાતા આ રેડિયેશનની શોધ 1965માં થઈ હતી, જો કે તેની આગાહી 40ના દાયકામાં જ્યોર્જ ગેમો દ્વારા કરવામાં આવી હતી અને દાયકાઓથી ખગોળશાસ્ત્રીઓ દ્વારા તેનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો.

વિસ્તરતા બ્રહ્માંડમાં, પદાર્થની સરેરાશ ઘનતા સમય પર આધારિત છે - ભૂતકાળમાં તે વધારે હતી. જો કે, વિસ્તરણ દરમિયાન, માત્ર ઘનતા જ નહીં, પણ પદાર્થની થર્મલ ઊર્જા પણ બદલાય છે, જેનો અર્થ છે કે વિસ્તરણના પ્રારંભિક તબક્કે બ્રહ્માંડ માત્ર ગાઢ જ નહીં, પણ ગરમ પણ હતું. પરિણામે, આપણા સમયમાં અવશેષ કિરણોત્સર્ગ અવલોકન કરવું જોઈએ, જેનું વર્ણપટ એકદમ નક્કર શરીરના સ્પેક્ટ્રમ જેટલું જ છે, અને આ રેડિયેશન ઉચ્ચતમ ડિગ્રીઆઇસોટ્રોપિક 1964 માં, એ.એ. પેન્ઝિયસ અને આર. વિલ્સન, એક સંવેદનશીલ રેડિયો એન્ટેનાનું પરીક્ષણ કરતા, ખૂબ જ નબળા પૃષ્ઠભૂમિ માઇક્રોવેવ રેડિયેશનની શોધ કરી, જેમાંથી તેઓ કોઈપણ રીતે છુટકારો મેળવી શક્યા નહીં. તેનું તાપમાન 2.73 K હોવાનું બહાર આવ્યું છે, જે અનુમાનિત મૂલ્યની નજીક છે. આઇસોટ્રોપી પ્રયોગોથી એવું દર્શાવવામાં આવ્યું હતું કે માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિ કિરણોત્સર્ગનો સ્ત્રોત ગેલેક્સીની અંદર સ્થિત હોઈ શકતો નથી, ત્યારથી ગેલેક્સીના કેન્દ્ર તરફ રેડિયેશનની સાંદ્રતા અવલોકન કરવી જોઈએ. કિરણોત્સર્ગનો સ્ત્રોત સૂર્યમંડળની અંદર સ્થિત થઈ શકતો નથી, કારણ કે રેડિયેશનની તીવ્રતામાં દૈનિક તફાવત હશે. આને કારણે, આ પૃષ્ઠભૂમિ કિરણોત્સર્ગની એક્સ્ટ્રા ગેલેક્ટિક પ્રકૃતિ વિશે એક નિષ્કર્ષ કાઢવામાં આવ્યો હતો. આમ, ગરમ બ્રહ્માંડની પૂર્વધારણાને અવલોકનનો આધાર મળ્યો.

કોસ્મિક માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિ રેડિયેશનની પ્રકૃતિને સમજવા માટે, તે પ્રક્રિયાઓ તરફ વળવું જરૂરી છે જે પ્રારંભિક તબક્કાબ્રહ્માંડનું વિસ્તરણ. ચાલો વિચાર કરીએ કે વિસ્તરણ પ્રક્રિયા દરમિયાન બ્રહ્માંડની ભૌતિક પરિસ્થિતિઓ કેવી રીતે બદલાઈ.

હવે જગ્યાના દરેક ઘન સેન્ટીમીટરમાં લગભગ 500 અવશેષ ફોટોન છે, અને વોલ્યુમ દીઠ ઘણું ઓછું દ્રવ્ય છે. કારણ કે વિસ્તરણ પ્રક્રિયા દરમિયાન ફોટોનની સંખ્યા અને બેરીયોન્સની સંખ્યાનો ગુણોત્તર જાળવવામાં આવે છે, પરંતુ બ્રહ્માંડના વિસ્તરણ દરમિયાન ફોટોનની ઊર્જા લાલ પાળીને કારણે સમય જતાં ઘટતી જાય છે, તેથી આપણે નિષ્કર્ષ પર આવી શકીએ છીએ કે અમુક સમયે રેડિયેશનની ઉર્જા ઘનતા ભૂતકાળમાં પદાર્થના કણોની ઊર્જા ઘનતા કરતા વધારે હતી. આ સમયને બ્રહ્માંડના ઉત્ક્રાંતિમાં રેડિયેશન સ્ટેજ કહેવામાં આવે છે. રેડિયેશન સ્ટેજને પદાર્થ અને રેડિયેશનના તાપમાનની સમાનતા દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવી હતી. તે સમયે, રેડિયેશન બ્રહ્માંડના વિસ્તરણની પ્રકૃતિને સંપૂર્ણપણે નિર્ધારિત કરે છે. બ્રહ્માંડના વિસ્તરણની શરૂઆત થયાના લગભગ એક મિલિયન વર્ષો પછી, તાપમાન કેટલાક હજાર ડિગ્રી સુધી ઘટી ગયું અને ઇલેક્ટ્રોનનું પુનઃસંયોજન, જે અગાઉ મુક્ત કણો હતા, પ્રોટોન અને હિલીયમ ન્યુક્લી સાથે થયું, એટલે કે. અણુઓની રચના. બ્રહ્માંડ કિરણોત્સર્ગ માટે પારદર્શક બની ગયું છે, અને તે આ કિરણોત્સર્ગ છે જેને આપણે હવે અવશેષ કિરણોત્સર્ગ શોધી કાઢીએ છીએ. સાચું, તે સમયથી, બ્રહ્માંડના વિસ્તરણને કારણે, ફોટોન તેમની ઊર્જામાં લગભગ 100 ગણો ઘટાડો થયો છે. અલંકારિક રીતે કહીએ તો, કોસ્મિક માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિ ક્વોન્ટા પુનઃસંયોજનના યુગને "છાપ" આપે છે અને દૂરના ભૂતકાળ વિશે સીધી માહિતી વહન કરે છે.

પુનઃસંયોજન પછી, કિરણોત્સર્ગને ધ્યાનમાં લીધા વિના, પદાર્થ પ્રથમ વખત સ્વતંત્ર રીતે વિકસિત થવાનું શરૂ કર્યું, અને તેમાં ઘનતા દેખાવા લાગી - ભાવિ તારાવિશ્વોના ગર્ભ અને તેમના ક્લસ્ટરો. તેથી જ કોસ્મિક માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિ કિરણોત્સર્ગના ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કરવાના પ્રયોગો - તેના સ્પેક્ટ્રમ અને અવકાશી વધઘટ - વૈજ્ઞાનિકો માટે ખૂબ મહત્વપૂર્ણ છે. તેમના પ્રયત્નો નિરર્થક ન હતા: 90 ના દાયકાની શરૂઆતમાં. રશિયન અવકાશ પ્રયોગ Relikt-2 અને અમેરિકન કોબેએ આકાશના પડોશી વિસ્તારોના કોસ્મિક માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિ કિરણોત્સર્ગના તાપમાનમાં તફાવત શોધી કાઢ્યો છે અને સરેરાશ તાપમાનમાંથી વિચલન ટકાના માત્ર હજારમા ભાગનું છે. આ તાપમાન ભિન્નતા પુનઃસંયોજન યુગ દરમિયાન સરેરાશ મૂલ્યમાંથી પદાર્થની ઘનતાના વિચલન વિશેની માહિતી ધરાવે છે. પુનઃસંયોજન પછી, બ્રહ્માંડમાં પદાર્થ લગભગ સમાનરૂપે વિતરિત કરવામાં આવ્યો હતો, અને જ્યાં ઘનતા સરેરાશ કરતાં ઓછામાં ઓછી થોડી વધારે હતી, આકર્ષણ વધુ મજબૂત હતું. તે ઘનતાની ભિન્નતા હતી જે પછીથી બ્રહ્માંડમાં અવલોકન કરાયેલ મોટા પાયે માળખાં, ગેલેક્સી ક્લસ્ટરો અને વ્યક્તિગત તારાવિશ્વોની રચના તરફ દોરી ગઈ. આધુનિક વિચારો અનુસાર, પ્રથમ તારાવિશ્વોની રચના એવા યુગમાં થવી જોઈએ જે 4 થી 8 સુધીના રેડશિફ્ટને અનુરૂપ હોય.

શું રિકોમ્બિનેશન પહેલાં યુગમાં વધુ જોવાની તક છે? પુનઃસંયોજનની ક્ષણ સુધી, તે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશનનું દબાણ હતું જેણે મુખ્યત્વે ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્ર બનાવ્યું હતું જેણે બ્રહ્માંડના વિસ્તરણને ધીમું કર્યું હતું. આ તબક્કે, વિસ્તરણની શરૂઆત થઈ ત્યારથી વીતેલા સમયના વર્ગમૂળના વિપરીત પ્રમાણમાં તાપમાન બદલાય છે. ચાલો આપણે પ્રારંભિક બ્રહ્માંડના વિસ્તરણના વિવિધ તબક્કાઓને ક્રમિક રીતે ધ્યાનમાં લઈએ.

આશરે 1013 કેલ્વિનના તાપમાને, બ્રહ્માંડમાં જોડી બનાવવામાં આવી હતી અને તેનો નાશ કરવામાં આવ્યો હતો. વિવિધ કણોઅને એન્ટિપાર્ટિકલ્સ: પ્રોટોન, ન્યુટ્રોન, મેસોન્સ, ઇલેક્ટ્રોન, ન્યુટ્રિનો, વગેરે. જ્યારે તાપમાન 5*1012 K સુધી ઘટાડી દેવામાં આવ્યું હતું, ત્યારે લગભગ તમામ પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોન નાશ પામ્યા હતા, રેડિયેશન ક્વોન્ટામાં ફેરવાઈ ગયા હતા; ફક્ત તે જ રહ્યા કે જેના માટે "પર્યાપ્ત નથી" એન્ટિપાર્ટિકલ્સ હતા. આ "વધારે" પ્રોટોન અને ન્યુટ્રોનમાંથી જ આધુનિક અવલોકનક્ષમ બ્રહ્માંડની બાબત મુખ્યત્વે સમાવે છે.

T = 2*1010 K પર, ઓલ-પેનિટ્રેટિંગ ન્યુટ્રિનોએ દ્રવ્ય સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરવાનું બંધ કર્યું - તે ક્ષણથી "અવશેષ ન્યુટ્રિનો પૃષ્ઠભૂમિ" રહેવી જોઈએ, જે ભવિષ્યના ન્યુટ્રિનો પ્રયોગો દરમિયાન શોધી શકાશે.

બ્રહ્માંડના વિસ્તરણની શરૂઆત થયા પછી પ્રથમ સેકન્ડમાં અતિ-ઉચ્ચ તાપમાને જે હમણાં જ ચર્ચા કરવામાં આવી છે તે બધું થયું. બ્રહ્માંડના "જન્મ" પછી થોડી સેકંડ પછી, પ્રાથમિક ન્યુક્લિયોસિન્થેસિસનો યુગ શરૂ થયો, જ્યારે ડ્યુટેરિયમ, હિલીયમ, લિથિયમ અને બેરિલિયમના ન્યુક્લીની રચના થઈ. તે લગભગ ત્રણ મિનિટ ચાલ્યું, અને તેનું મુખ્ય પરિણામ હિલીયમ ન્યુક્લી (બ્રહ્માંડમાં તમામ પદાર્થોના 25%) ની રચના હતી. બાકીના તત્વો, હિલીયમ કરતાં ભારે, પદાર્થનો નજીવો ભાગ બનાવે છે - લગભગ 0.01%.

ન્યુક્લિયોસિન્થેસિસના યુગ પછી અને પુનઃસંયોજનના યુગ પહેલા (લગભગ 106 વર્ષ), બ્રહ્માંડનું શાંત વિસ્તરણ અને ઠંડક આવી, અને પછી - શરૂઆતના લાખો વર્ષો પછી - પ્રથમ તારાવિશ્વો અને તારાઓ દેખાયા.

તાજેતરના દાયકાઓમાં, બ્રહ્માંડવિજ્ઞાન અને પ્રાથમિક કણ ભૌતિકશાસ્ત્રના વિકાસથી બ્રહ્માંડના વિસ્તરણના ખૂબ જ પ્રારંભિક, "સુપરડેન્સ" સમયગાળાને સૈદ્ધાંતિક રીતે ધ્યાનમાં લેવાનું શક્ય બન્યું છે. તે તારણ આપે છે કે વિસ્તરણની ખૂબ જ શરૂઆતમાં, જ્યારે તાપમાન અતિશય ઊંચુ હતું (1028 કે કરતાં વધુ), બ્રહ્માંડ એક વિશિષ્ટ સ્થિતિમાં હોઈ શકે છે જેમાં તે પ્રવેગક સાથે વિસ્તરણ કરે છે, અને એકમ વોલ્યુમ દીઠ ઊર્જા સ્થિર રહે છે. વિસ્તરણના આ તબક્કાને ફુગાવો કહેવામાં આવે છે. પદાર્થની આવી સ્થિતિ એક શરત હેઠળ શક્ય છે - નકારાત્મક દબાણ. અતિ-ઝડપી ફુગાવાના વિસ્તરણનો તબક્કો સમયના નાના સમયગાળાને આવરી લે છે: તે લગભગ 10-36 સે. એવું માનવામાં આવે છે કે પદાર્થના પ્રાથમિક કણોનો વાસ્તવિક "જન્મ" જે સ્વરૂપમાં આપણે તેમને હવે જાણીએ છીએ તે ફુગાવાના તબક્કાના અંત પછી જ થયો હતો અને તે કાલ્પનિક ક્ષેત્રના સડોને કારણે થયો હતો. આ પછી, બ્રહ્માંડનું વિસ્તરણ જડતા દ્વારા ચાલુ રહ્યું.

ઇન્ફ્લેશનરી બ્રહ્માંડની પૂર્વધારણા બ્રહ્માંડ વિજ્ઞાનમાં અસંખ્ય મહત્વપૂર્ણ પ્રશ્નોના જવાબ આપે છે જે તાજેતરમાં સુધી અકલ્પનીય વિરોધાભાસ માનવામાં આવતા હતા, ખાસ કરીને બ્રહ્માંડના વિસ્તરણના કારણનો પ્રશ્ન. જો તેના ઈતિહાસમાં બ્રહ્માંડ ખરેખર એવા યુગમાંથી પસાર થયું હતું જ્યારે ત્યાં એક મોટું નકારાત્મક દબાણ હતું, તો પછી ગુરુત્વાકર્ષણ અનિવાર્યપણે આકર્ષણનું કારણ નથી, પરંતુ ભૌતિક કણોના પરસ્પર વિકારનું કારણ હોવું જોઈએ. અને આનો અર્થ એ છે કે બ્રહ્માંડ ઝડપથી, વિસ્ફોટક રીતે વિસ્તરણ કરવાનું શરૂ કર્યું. અલબત્ત, ફુગાવાના બ્રહ્માંડનું મોડેલ માત્ર એક પૂર્વધારણા છે: તેની જોગવાઈઓની પરોક્ષ ચકાસણી માટે પણ એવા સાધનોની જરૂર પડે છે જે હજી સુધી બનાવવામાં આવ્યા નથી. જો કે, તેના ઉત્ક્રાંતિના પ્રારંભિક તબક્કે બ્રહ્માંડના ઝડપી વિસ્તરણનો વિચાર આધુનિક કોસ્મોલોજીમાં નિશ્ચિતપણે દાખલ થયો છે.

પ્રારંભિક બ્રહ્માંડ વિશે બોલતા, અમને અચાનક સૌથી મોટા કોસ્મિક સ્કેલમાંથી માઇક્રોવર્લ્ડના પ્રદેશમાં પરિવહન કરવામાં આવે છે, જેનું વર્ણન ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સના નિયમો દ્વારા કરવામાં આવે છે. પ્રાથમિક કણો અને અતિ-ઉચ્ચ ઊર્જાનું ભૌતિકશાસ્ત્ર વિશાળ ખગોળીય પ્રણાલીઓના ભૌતિકશાસ્ત્ર સાથે બ્રહ્માંડ વિજ્ઞાનમાં ગાઢ રીતે જોડાયેલું છે. અહીં સૌથી મોટા અને નાના એકબીજા સાથે જોડાયેલા છે. આ આપણા વિશ્વની અદભૂત સુંદરતા છે, અણધાર્યા જોડાણો અને ઊંડી એકતાથી ભરેલી છે.

પૃથ્વી પરના જીવનના અભિવ્યક્તિઓ અત્યંત વૈવિધ્યપુર્ણ છે. પૃથ્વી પરનું જીવન પરમાણુ અને પૂર્વન્યુક્લિયર, સિંગલ- અને મલ્ટિસેલ્યુલર જીવો દ્વારા રજૂ થાય છે; બહુકોષીય, બદલામાં, ફૂગ, છોડ અને પ્રાણીઓ દ્વારા રજૂ થાય છે. આમાંથી કોઈપણ સામ્રાજ્ય વિવિધ પ્રકારો, વર્ગો, ઓર્ડર્સ, પરિવારો, જાતિઓ, પ્રજાતિઓ, વસ્તી અને વ્યક્તિઓને એક કરે છે.

જીવંત વસ્તુઓની તમામ દેખીતી અનંત વિવિધતામાં, જીવંત વસ્તુઓના સંગઠનના વિવિધ સ્તરોને ઓળખી શકાય છે: પરમાણુ, સેલ્યુલર, પેશી, અંગ, ઓન્ટોજેનેટિક, વસ્તી, પ્રજાતિઓ, બાયોજીઓસેનોટિક, બાયોસ્ફિયર. અભ્યાસની સરળતા માટે સૂચિબદ્ધ સ્તરો પ્રકાશિત કરવામાં આવ્યા છે. જો આપણે પૃથ્વી પરના જીવનના સંગઠનના સ્તરો જેટલા અભ્યાસના સ્તરોને પ્રતિબિંબિત કરતા નથી, તો મુખ્ય સ્તરોને ઓળખવાનો પ્રયાસ કરીએ, તો આવી ઓળખ માટેનો મુખ્ય માપદંડ ચોક્કસ પ્રાથમિક, સ્વતંત્ર રચનાઓ અને પ્રાથમિક ઘટનાઓની હાજરી હોવી જોઈએ. આ અભિગમ સાથે, તે પરમાણુ આનુવંશિક, ઓન્ટોજેનેટિક, વસ્તી-પ્રજાતિ અને બાયોજીઓસેનોટિક સ્તરો (એન.વી. ટિમોફીવ-રેસોવ્સ્કી અને અન્ય) ને અલગ પાડવા માટે જરૂરી અને પર્યાપ્ત હોવાનું બહાર આવ્યું છે.

મોલેક્યુલર આનુવંશિક સ્તર. આ સ્તરનો અભ્યાસ કરતી વખતે, દેખીતી રીતે, મૂળભૂત વિભાવનાઓની વ્યાખ્યામાં તેમજ પ્રાથમિક રચનાઓ અને ઘટનાઓની ઓળખમાં સૌથી વધુ સ્પષ્ટતા પ્રાપ્ત થઈ હતી. આનુવંશિકતાના રંગસૂત્ર સિદ્ધાંતના વિકાસ, પરિવર્તન પ્રક્રિયાના વિશ્લેષણ અને રંગસૂત્રો, તબક્કાઓ અને વાયરસની રચનાના અભ્યાસથી પ્રાથમિક આનુવંશિક રચનાઓ અને સંબંધિત અસાધારણ ઘટનાઓના સંગઠનની મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ બહાર આવી છે. તે જાણીતું છે કે આ સ્તર પરની મુખ્ય રચનાઓ (પેઢીથી પેઢી સુધી પ્રસારિત વારસાગત માહિતીના કોડ્સ) ડીએનએ છે જે લંબાઈ દ્વારા કોડ તત્વોમાં અલગ પડે છે - નાઇટ્રોજનયુક્ત પાયાના ત્રિપુટી જે જનીનો બનાવે છે.

જીવન સંગઠનના આ સ્તરે જનીનો પ્રાથમિક એકમોનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. જનીનો સાથે સંકળાયેલી મુખ્ય પ્રાથમિક ઘટનાઓ તેમના સ્થાનિક માળખાકીય ફેરફારો (પરિવર્તન) અને તેમનામાં સંગ્રહિત માહિતીનું અંતઃકોશિક નિયંત્રણ પ્રણાલીઓમાં ટ્રાન્સફર ગણી શકાય.

એન્ઝાઇમ ડીએનએ પોલિમરેઝની ભાગીદારી સાથે ડીએનએ ડબલ હેલિક્સના હાઇડ્રોજન બોન્ડને તોડીને ટેમ્પલેટ સિદ્ધાંત અનુસાર કન્વેરિઅન્ટ રીડુપ્લિકેશન થાય છે. પછી દરેક સ્ટ્રેન્ડ અનુરૂપ સ્ટ્રાન્ડ બનાવે છે, જે પછી નવા સેર એકબીજા સાથે પૂરક રીતે જોડાયેલા હોય છે. આ પ્રક્રિયા ખૂબ જ ઝડપથી હાથ ધરવામાં આવે છે. આમ, આશરે 40 હજાર ન્યુક્લિયોટાઇડ જોડી ધરાવતા એસ્ચેરીચીયા કોલી ડીએનએની સ્વ-એસેમ્બલી માટે માત્ર 100 સેકન્ડની જરૂર છે. આનુવંશિક માહિતી ન્યુક્લિયસમાંથી mRNA પરમાણુઓ દ્વારા સાયટોપ્લાઝમમાં રાઈબોઝોમમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે અને ત્યાં પ્રોટીન સંશ્લેષણમાં ભાગ લે છે. હજારો એમિનો એસિડ ધરાવતું પ્રોટીન જીવંત કોષમાં 5-6 મિનિટમાં અને બેક્ટેરિયામાં ઝડપથી સંશ્લેષણ થાય છે.

મુખ્ય નિયંત્રણ પ્રણાલીઓ, બંને કન્વેરિઅન્ટ રીડુપ્લિકેશન દરમિયાન અને ઇન્ટ્રાસેલ્યુલર માહિતી ટ્રાન્સફર દરમિયાન, "મેટ્રિક્સ સિદ્ધાંત" નો ઉપયોગ કરે છે, એટલે કે. મેટ્રિસેસ છે જેની બાજુમાં અનુરૂપ ચોક્કસ મેક્રોમોલેક્યુલ્સ બાંધવામાં આવે છે. હાલમાં, માળખું એમ્બેડેડ છે ન્યુક્લિક એસિડકોડ કે જે કોશિકાઓમાં ચોક્કસ પ્રોટીન માળખાના સંશ્લેષણ માટે નમૂના તરીકે સેવા આપે છે. મેટ્રિક્સ કોપીના આધારે રીડુપ્લિકેશન, માત્ર આનુવંશિક ધોરણ જ નહીં, પણ તેનાથી વિચલનો પણ સાચવે છે, એટલે કે. પરિવર્તન (ઉત્ક્રાંતિ પ્રક્રિયાનો આધાર). પરમાણુ આનુવંશિક સ્તરનું પૂરતું સચોટ જ્ઞાન એ જીવન સંસ્થાના અન્ય તમામ સ્તરો પર બનતી જીવન ઘટનાની સ્પષ્ટ સમજ માટે જરૂરી પૂર્વશરત છે.

કોસ્મિક ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશન લગભગ સમાન તીવ્રતા સાથે આકાશની ચારે બાજુથી પૃથ્વી પર આવે છે અને લગભગ 3 K (નિરપેક્ષ કેલ્વિન સ્કેલ પર 3 ડિગ્રી, જે 270 ° સેને અનુરૂપ છે) તાપમાને બ્લેક બોડી રેડિયેશનની લાક્ષણિકતા ધરાવે છે. આ તાપમાને, કિરણોત્સર્ગનો મુખ્ય હિસ્સો સેન્ટીમીટર અને મિલીમીટર રેન્જમાં રેડિયો તરંગોમાંથી આવે છે. કોસ્મિક માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિ રેડિયેશનની ઊર્જા ઘનતા 0.25 eV/cm 3 છે.

પ્રાયોગિક રેડિયો ખગોળશાસ્ત્રીઓ આ રેડિયેશનને "કોસ્મિક માઇક્રોવેવ બેકગ્રાઉન્ડ" (CMB) કહેવાનું પસંદ કરે છે. સૈદ્ધાંતિક ખગોળશાસ્ત્રીઓ તેને ઘણીવાર "અવશેષ કિરણોત્સર્ગ" કહે છે (આ શબ્દ રશિયન ખગોળશાસ્ત્રી આઇ.એસ. શ્કલોવ્સ્કી દ્વારા પ્રસ્તાવિત કરવામાં આવ્યો હતો), કારણ કે, આજે ગરમ બ્રહ્માંડના સામાન્ય રીતે સ્વીકૃત સિદ્ધાંતના માળખામાં, આ કિરણોત્સર્ગ આપણા વિસ્તરણના પ્રારંભિક તબક્કે ઉદ્ભવ્યું હતું. વિશ્વ, જ્યારે તેની બાબત લગભગ સજાતીય અને ખૂબ જ ગરમ હતી. કેટલીકવાર વૈજ્ઞાનિક અને લોકપ્રિય સાહિત્યમાં તમે "થ્રી-ડિગ્રી કોસ્મિક રેડિયેશન" શબ્દ પણ શોધી શકો છો. નીચે આપણે આ રેડિયેશનને "અવશેષ રેડિયેશન" કહીશું.

1965 માં કોસ્મિક માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિ રેડિયેશનની શોધ થઈ હતી મહાન મહત્વકોસ્મોલોજી માટે; તે 20મી સદીના કુદરતી વિજ્ઞાનની સૌથી મહત્વપૂર્ણ સિદ્ધિઓમાંની એક બની ગઈ. અને, અલબત્ત, તારાવિશ્વોના સ્પેક્ટ્રામાં રેડશિફ્ટની શોધ પછી બ્રહ્માંડવિજ્ઞાન માટે સૌથી મહત્વપૂર્ણ. નબળા અવશેષ કિરણોત્સર્ગ આપણને આપણા બ્રહ્માંડના અસ્તિત્વની પ્રથમ ક્ષણો વિશે માહિતી લાવે છે, તે દૂરના યુગ વિશે જ્યારે સમગ્ર બ્રહ્માંડ ગરમ હતું અને તેમાં કોઈ ગ્રહો, કોઈ તારાઓ, કોઈ તારાવિશ્વો અસ્તિત્વમાં ન હતા. માં હાથ ધરવામાં આવી હતી તાજેતરના વર્ષોજમીન-આધારિત, ઊર્ધ્વમંડળ અને અવકાશ વેધશાળાઓનો ઉપયોગ કરીને આ રેડિયેશનના વિગતવાર માપન બ્રહ્માંડના જન્મના રહસ્ય પરથી પડદો ઉઠાવે છે.

ઝેલ્ડોવિચ યા.બી., નોવિકોવ આઈ.ડી. બ્રહ્માંડની રચના અને ઉત્ક્રાંતિ. એમ., 1975
કોસ્મોલોજી: સિદ્ધાંત અને અવલોકનો. એમ., 1978
વેઇનબર્ગ એસ. પ્રથમ ત્રણ મિનિટ. બ્રહ્માંડની ઉત્પત્તિનો આધુનિક દૃષ્ટિકોણ. એમ., 1981
સિલ્ક જે. બિગ બેંગ. બ્રહ્માંડનો જન્મ અને ઉત્ક્રાંતિ. એમ., 1982
સુન્યાયેવ આર.એ. માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિ રેડિયેશન. પુસ્તકમાં: જગ્યાનું ભૌતિકશાસ્ત્ર: એક નાનો જ્ઞાનકોશ. એમ., 1986
ડોલ્ગોવ એ.ડી., ઝેલ્ડોવિચ યા.બી., સાઝિન એમ.વી. પ્રારંભિક બ્રહ્માંડની કોસ્મોલોજી. એમ., 1988
નોવિકોવ આઈ.ડી. બ્રહ્માંડની ઉત્ક્રાંતિ. એમ., 1990

શોધો " CMB રેડિયેશન"ચાલુ

"અવશેષ" રેડિયેશન શું સૂચવે છે?

કોસ્મિક બેકગ્રાઉન્ડ રેડિયેશનને બેકગ્રાઉન્ડ કોસ્મિક રેડિયેશન કહેવામાં આવે છે, જેનું વર્ણપટ લગભગ 3 ડિગ્રી કેલ્વિન તાપમાન સાથે સંપૂર્ણપણે કાળા શરીરના સ્પેક્ટ્રમને અનુરૂપ છે. આ કિરણોત્સર્ગ કેટલાક મિલીમીટરથી દસ સેન્ટિમીટર સુધીની તરંગલંબાઇ પર જોવા મળે છે; તે વ્યવહારીક રીતે આઇસોટ્રોપિક છે. કોસ્મિક માઇક્રોવેવ પૃષ્ઠભૂમિ કિરણોત્સર્ગની શોધ એ ગરમ બ્રહ્માંડના સિદ્ધાંતની નિર્ણાયક પુષ્ટિ હતી, જે મુજબ ભૂતકાળમાં બ્રહ્માંડમાં દ્રવ્યની ઘનતા ઘણી વધારે હતી અને હવે કરતાં ખૂબ ઊંચું તાપમાન હતું. આજે નોંધાયેલ અવશેષ કિરણોત્સર્ગ લાંબા-ભૂતકાળની ઘટનાઓ વિશેની માહિતી છે, જ્યારે બ્રહ્માંડની ઉંમર માત્ર 300-500 હજાર વર્ષ હતી, અને ઘનતા લગભગ 1000 અણુ પ્રતિ ઘન સેન્ટિમીટર હતી. તે પછી જ આદિમ બ્રહ્માંડનું તાપમાન લગભગ 3000 ડિગ્રી કેલ્વિન સુધી ઘટી ગયું હતું, પ્રાથમિક કણોહાઇડ્રોજન અને હિલીયમ પરમાણુઓનું નિર્માણ થયું અને મુક્ત ઇલેક્ટ્રોનના અચાનક અદ્રશ્ય થવાથી કિરણોત્સર્ગ તરફ દોરી ગયું જેને આપણે આજે કોસ્મિક માઇક્રોવેવ બેકગ્રાઉન્ડ રેડિયેશન કહીએ છીએ.