Эпоха излучения

В начале этой эпохи было еще довольно много лептонов, но постепенно они исчезли, и Вселенная состояла почти исключительно из фотонов. К исходу первой секунды Вселенная увеличилась до размеров, в сто раз превышающих Солнечную систему (более 15 млрд. км). Плотность ее упала до 1т/см³, а температура составляла приблизительно 10 млрд. градусов. В возрасте три с половиной минуты температура упала до 1 млрд. градусов, а плотность оказалась в 100 раз меньше плотности воды. Размеры Вселенной выросли до 40 световых лет. В этих условиях открылась возможность нуклеосинтеза, т.е. происхождения и стабилизации тяжелых частиц, входящих в ядра атомов: протонов и нейтронов.[75]

К исходу четвертой минуты Вселенная, не считая энергии излучения, состояла на 70 процентов из водородной и на 30 процентов - гелиевой плазмы. Однако прямой синтез ядер более тяжелых элементов оказался невозможным. В результате так называемого нерезонансного захвата нейтрона протоном могли возникнуть элементы с атомными номерами до 4. Процесс образования химического элемента с атомным номером 5 оказался для данных условий невероятным: ядра атомов с номерами 5 и 8 распадаются быстрее, чем образуются.

Таким образом, в первичной Вселенной процесс нуклеосинтеза оказался оборванным, а знакомый нам современный облик Вселенной - плод ее дальнейшей эволюции. Водородно-гелиевая Вселенная примерно через 500 тыс. лет своей жизни (в это время ее размеры достигли 100 млн. парсек, а плотность снизилась до 10^-22 г/см³) стала прозрачной для электромагнитного излучения, которое согласно теоретическим расчетам должно было, постепенно теряя энергию, сохраниться.

Это излучение было теоретически предсказано А.Гамовым и названо реликтовым. В 1964-1965 годах это излучение было открыто английскими радиофизиками А.А.Пензиасом (1933) и Р.В.Вильсоном (1936), что считается подтверждением стандартной модели эволюции Вселенной. Вот как описывает это интереснейшее открытие Б.Паркер: «В начале 60-х годов компания» Белл телефон» построила в Холмделе, шт. Нью-Джерси, специальный радиотелескоп для приема микроволнового излучения. Он использовался для обеспечения связи со спутником «Телестар». Двое работавших на нем ученых, Арно Пензиас и Роберт Уилсон (Вильсон), решили также исследовать с его помощью микроволновое излучение нашей Галактики. Ученые решили поработать на волне 7, 35 см., но вскоре обнаружили, что на ней постоянно присутствует какой-то шум. Несмотря на все усилия избавиться от него не удавалось, хотя вначале исследователям казалось, что это не составит труда. Шум так мешал работе, что Пензиас и Уилсон решили проверить не является ли его источником само небо. Как ни странно, но оказалось, что это так. Куда бы ученые не наводили телескоп, шум не исчезал».[76] Вскоре открытие ученых было интерпретировано как открытие реликтового излучения. А.Пензиас и Р.Вильсон были удостоены за это открытие Нобелевской премии.

Современная наука не в состоянии достаточно точно оценить соотношение элементов вещества и излучения различных видов по завершении процесса первичного нуклеосинтеза во Вселенной. Все расчеты носят приближенный характер.