0
settings
الوضع الليلي
moon
انماط الصفحة الرئيسية arrow
EN
1
المرجع الالكتروني للمعلوماتية

تاريخ الفيزياء

علماء الفيزياء

الفيزياء الكلاسيكية

الميكانيك

الديناميكا الحرارية

الكهربائية والمغناطيسية

الكهربائية

المغناطيسية

الكهرومغناطيسية

علم البصريات

تاريخ علم البصريات

الضوء

مواضيع عامة في علم البصريات

الصوت

الفيزياء الحديثة

النظرية النسبية

النظرية النسبية الخاصة

النظرية النسبية العامة

مواضيع عامة في النظرية النسبية

ميكانيكا الكم

الفيزياء الذرية

الفيزياء الجزيئية

الفيزياء النووية

مواضيع عامة في الفيزياء النووية

النشاط الاشعاعي

فيزياء الحالة الصلبة

الموصلات

أشباه الموصلات

العوازل

مواضيع عامة في الفيزياء الصلبة

فيزياء الجوامد

الليزر

أنواع الليزر

بعض تطبيقات الليزر

مواضيع عامة في الليزر

علم الفلك

تاريخ وعلماء علم الفلك

الثقوب السوداء

المجموعة الشمسية

الشمس

كوكب عطارد

كوكب الزهرة

كوكب الأرض

كوكب المريخ

كوكب المشتري

كوكب زحل

كوكب أورانوس

كوكب نبتون

كوكب بلوتو

القمر

كواكب ومواضيع اخرى

مواضيع عامة في علم الفلك

النجوم

البلازما

الألكترونيات

خواص المادة

الطاقة البديلة

الطاقة الشمسية

مواضيع عامة في الطاقة البديلة

المد والجزر

فيزياء الجسيمات

الفيزياء والعلوم الأخرى

الفيزياء الكيميائية

الفيزياء الرياضية

الفيزياء الحيوية

الفيزياء وفلسفة العلم

الفيزياء العامة

مواضيع عامة في الفيزياء

تجارب فيزيائية

مصطلحات وتعاريف فيزيائية

وحدات القياس الفيزيائية

طرائف الفيزياء

مواضيع اخرى

قم بتسجيل الدخول اولاً لكي يتسنى لك الاعجاب والتعليق.

The Production and Survival of Particles

المؤلف:  HOUJUN MO, FRANK VAN DEN BOSCH, SIMON WHITE

المصدر:  GALAXY FORMATION AND EVOLUTION

الجزء والصفحة:  p-124

2026-11-03

53

+

-

20

An important feature of the standard cosmology is that the temperature of the Universe was arbitrarily high at the beginning of the Big Bang  and has decreased continuously as the Universe expanded to its present state... the thermal history of the Universe follows from a simple application of thermodynamics to a small patch of the homogeneous and isotropic Universe. In this section we show that this thermal history, together with particle, nuclear and atomic physics, allows a detailed prediction of the matter content of the Universe at each epoch. The reason for this is simple: when the temperature of the Universe was higher than the rest mass of a kind of charged particles, the photon energy is high enough to create these particles and their antiparticles. This, in turn, could give rise to other kinds of particles. For example, when the temperature of the Universe was higher than the rest mass of an electron

of an electron, i.e.  (corresponding to  electrons and positrons could be generated via pair production, , and electronic neutrinos could be produced via neutral current reactions, such as  . When the density of the Universe was sufficiently high, the creation and annihilation of (e, ē) pairs, and the Compton scattering between  and photons, could establish a thermal equilibrium among these particles, while the neutrinos established such an equilibrium via their neutral current coupling to the electrons.

Consequently, the Universe was filled with a hot plasma that included  and , all in thermal equilibrium at the same temperature.

In order to maintain thermodynamic equilibrium the frequency of interactions among the various particle species involved needs to be sufficiently high. The interaction rate is  where n is the number density of particles,  is their relative velocity, and σ is the interaction cross-section (which usually depends on ). As the Universe expands and the temperature drops, this rate in general decreases. When it becomes smaller than the expansion rate of the Universe, given by the Hubble parameter, , the particles ‘decouple’ from the photon fluid, and, as long as the particles are stable, their comoving number density ‘freezes-out’ at its current value. Except for possible particle species created out of thermal equilibrium (e.g. axions), and for particles that have been created more recently in high-energy processes, all elementary particles in the present-day Universe are thermal relics that have decoupled from the photon fluid at some time in the past.

In what follows we first present a brief outline of the chronology of the early Universe, and then discuss the production and survival of particles during a number of important epochs. Since the early Universe was dominated by relativistic particles, Eq. (3.81) can be used to relate temperature T (or energy ) to the cosmic time. As this section is concerned with high energy physics, we will use the natural unit system in which the speed of light c, Boltzmann’s constant , and Planck’s constant  are all set to 1. In cgs units [ . Therefore, making these constants dimensionless implies that

and all physical quantities can be expressed in one unit, usually mass or energy. However, they can also be expressed in one of the other units using the following conversion factors:   . Whenever needed, the ‘missing’ powers of , and ℏ in equations can be reinserted straightforwardly from a simple dimensional analysis.

 

لا توجد تعليقات بعد

ما رأيك بالمقال : كن أول من يعلق على هذا المحتوى

اشترك بقناتنا على التلجرام ليصلك كل ما هو جديد