Физика элементарных частиц в космологии

Физика элементарных частиц — это изучение взаимодействий элементарных частиц при высоких энергиях, тогда как физическая космология изучает Вселенную как единое физическое целое. Интерфейс между этими двумя полями иногда называют космологией частиц . Физику элементарных частиц необходимо учитывать в космологических моделях ранней Вселенной , когда средняя плотность энергии была очень высокой. Процессы рождения пар частиц , их рассеяния и распада влияют на космологию.

В грубом приближении процесс рассеяния или распада частиц важен в конкретную космологическую эпоху, если его временной масштаб короче или аналогичен временному масштабу расширения Вселенной . Последняя величина ${\frac {1}{H}}$ где $H$ — зависящий от времени параметр Хаббла . Это примерно равно возрасту Вселенной на тот момент.

Например, пиона среднее время жизни до распада составляет около 26 наносекунд . Это означает, что процессами физики элементарных частиц, включающими распад пиона, можно пренебречь до тех пор, пока не пройдет примерно столько же времени после Большого взрыва .

Космологические наблюдения таких явлений, как космическое микроволновое излучение и космическое изобилие элементов , вместе с предсказаниями Стандартной модели физики элементарных частиц накладывают ограничения на физические условия в ранней Вселенной. Успех Стандартной модели в объяснении этих наблюдений подтверждает ее применимость в условиях, выходящих за рамки тех, которые могут быть получены в лаборатории . И наоборот, явления, открытые посредством космологических наблюдений , такие как темная материя и барионная асимметрия , предполагают наличие физики, выходящей за рамки Стандартной модели .

Дальнейшее чтение

Эллдей, Джонатан (2002). Кварки, лептоны и Большой взрыв (Второе изд.). ISBN 978-0-7503-0806-9 .
Бергстрем, Ларс и Губар, Ариэль (2004); Космология и астрофизика элементарных частиц , 2-е изд. Спрингер Верлаг . ISBN 3-540-43128-4 .
Бранко, Г.К., Шафи, К., и Сильва-Маркос, Дж.И. (2001). Последние достижения в области физики элементарных частиц и космологии . Дордрехт: Kluwer Academic . ISBN 0-7923-7181-X
Коллинз, PDB (2007). Физика элементарных частиц и космология . Нью-Йорк: Джон Уайли и сыновья . ISBN 0-471-12071-5
Казаков Д.И. и Смаджа Г. (2005). Интерфейс физики элементарных частиц и космологии . Научная серия НАТО, т. 188. Дордехт: Springer . ISBN 1-4020-3161-0
«Наука и техника – Космология и физика элементарных частиц – Что может материя Б?». Экономист . Том. 379, нет. 8474. 2006. с. 94. OCLC 102695447 .