3. ЛЕПТОННАЯ ЭРА
Лептонная фаза, начинающаяся, скажем, от 0,1 или 1 с, дает важные ключи к волнующим загадкам физики и космологии.
В стандартном сценарии горячей модели равновесное нейтрон-протонное превращение замораживается при
после чего путем нуклеосинтеза получается первичный состав
. С другой стороны, позитроны аннигилируют с электронами, оставляя только избыток
необходимый для компенсации заряда а-частиц и протонов. Равновесный планковский спектр фотонов
поддерживается поглощением, излучением и рассеянием. После этого следует длинный период, когда равновесие сохраняется в силу того, что расширение уменьшает температуру, не возмущая форму электромагнитного спектра.
При минимальном значении температуры
происходит отделение материи (которая теперь нейтральна) от излучения. Гравитационная неустойчивость ведет к образованию галактик из малых начальных возмущений плотности. Каждая фаза этого процесса чувствительна к различным возмущениям стандартного сценария. Шварцман [60] указал, что взрыв заселенности среди безмассовых или легких нейтральных частиц (например, двадцати типов нейтрино) должен был бы изменить темп изменения температуры, поэтому изменилось бы отношение
и возросло содержание
в первичном веществе. Штейгман и др. [63] утверждают, что число типов безмассовых частиц меньше семи.
Можно ожидать, что частицы, распадающиеся или аннигилирующие позже момента
с (красное смещение
меньше
), будут перекачивать энергию в излучение и портить планковский спектр. То же самое будет происходить с распадающимися акустическими колебаниями, если начальные возмущения соответствующего масштаба будут больше 10% плотности.
Чувствительность спектра к потреблению энергии была исследована Зельдовичем, Илларионовым и Сюняевым [82]. Благодаря переформированию спектра фотонов комптоновским рассеянием потребление 1% энергии ведет к увеличению среднего числа фотонов в наиболее заселенной части спектра примерно на 1%, но имеется чувствительная спектральная область (в рэлей-джинсовской длинноволновой части при длине волны
см), где плотность фотонов и эффективная температура после подвода энергии понижаются на 10—20%. Эти эффекты пока не обнаружены, но благодаря высокой чувствительности даже их отсутствие дает ценные верхние пределы для отдельных типов возмущений, накладываемых на идеализированный сценарий.