У каких частиц расширение Вселенной ворует энергию?

[bondkim137]

Слушал очередную научно-популярную лекцию, в которой говорилось о нарушении симметрии материи и антиматерии, благодаря которой мы все существуем - что мол количественный перевес в одну миллиардную оставил немного материи после всеобщей аннигиляции. Задумался, почему по современным данным барионной материи во Вселенной - аж несколько процентов в энергетической доле, но никак не миллиардная часть. Погуглил - выяснил, что в количественном смысле материи действительно очень мало по сравнению с реликтовыми фотонами. Но последние очень покраснели и сейчас чрезвычайно малоэнергетичны вследствие расширения Вселенной. Т.е., получается, расширение Вселенной отбирает энергию у фотонов, но оставляет, например, барионам.

Почему это так? Наверное, потому что у фотонов энергию можно отнимать непрерывно, а у барионов/лептонов - нет. Но последние, будучи волнами, тоже должны уметь "растягиваться", по крайней мере временно. Куда идет энергия краснеющих фотонов? Идет ли куда-нибудь в расширяющейся вселенной энергия волновой функции летящего ни с чем не взаимодействующего электрона? И наконец - две разные вселенные Фридмана-Леметра-Уокера, заполненные фотонами и барионами/лептонами в значительно разных пропорциях, но более ничем не отличающиеся, будут эволюционировать по-разному?

Дайте пожалуйста несколько ссылок по теме, не слишком сложных для чтения, если это возможно.

[Munin]

bondkim137 в сообщении #1407787 писал(а):

Т.е., получается, расширение Вселенной отбирает энергию у фотонов, но оставляет, например, барионам.

Нет. Этот вывод ошибочный.

Различие связано с тем, что фотоны - безмассовые частицы, а материя (речь в основном про атомы водорода и гелия) - массивные. На ранних стадиях Большого Взрыва, когда нуклоны и электроны двигались с околосветовыми скоростями, расширение Вселенной сказывалось на них так же, как и на фотонах. И так же оно сегодня сказывается на реликтовых нейтрино.

bondkim137 в сообщении #1407787 писал(а):

Но последние, будучи волнами, тоже должны уметь "растягиваться", по крайней мере временно.

Если вы запишете уравнение дисперсии для массивных нерелятивистских частиц, то увидите, что увеличение длины волны почти не приводит к потерям энергии.

bondkim137 в сообщении #1407787 писал(а):

Дайте пожалуйста несколько ссылок по теме, не слишком сложных для чтения, если это возможно.

ЛЛ-2 § 114, самый конец параграфа. (Это параграф "Красное смещение", по 8-му изданию. В ранних изданиях нумерация другая, или его вообще нет.)

[bondkim137]

Munin в сообщении #1407794 писал(а):

На ранних стадиях Большого Взрыва, когда нуклоны и электроны двигались с околосветовыми скоростями, расширение Вселенной сказывалось на них так же, как и на фотонах

Т.е. грубо говоря, нуклоны и электроны быстро теряли энергию за счет скорости, постепенно становясь нерелятивистскими и на этом остановились, а фотоны, не имея такой возможности, до сих пор меняются качественно?

Munin в сообщении #1407794 писал(а):

ЛЛ-2 § 114, самый конец параграфа. (Это параграф "Красное смещение", по 8-му изданию. В ранних изданиях нумерация другая, или его вообще нет.)

Благодарю

[wrest]

Может дело в том, что при нулевом импульсе у массивных вещей ненулевая энергия, а у невесомых - нулевая?

[arseniiv]

Время тоже важно. Вон нейтрино наверно массивны, но времени для реликтовых прошло недостаточно.

[Munin]

bondkim137 в сообщении #1407954 писал(а):

Т.е. грубо говоря

Грубо говоря, да, только нет никакого "качественно". Это всё один и тот же процесс.

-- 30.07.2019 23:59:33 --

wrest
Нулевого импульса они не достигают.

[bondkim137]

Переформулирую - т.е. в "треугольнике" формулы энергии СТО вселенная постепенно ворует импульсную составляющую, но не трогает массу покоя..?

arseniiv, сразу возник еще один вопрос - сравнивая свойства, скажем, свежих солнечных нейтрино и реликтовых, наверное, можно сделать какие-то оценки на массу частицы, используя кучу остальных космологических параметров Вселенной, установленных экспериментально..?

[arseniiv]

bondkim137 в сообщении #1408049 писал(а):

но не трогает массу покоя..?

А как можно трогать массу? Она инвариантная.

bondkim137 в сообщении #1408049 писал(а):

arseniiv, сразу возник еще один вопрос - сравнивая свойства, скажем, свежих солнечных нейтрино и реликтовых, наверное, можно сделать какие-то оценки на массу частицы, используя кучу остальных космологических параметров Вселенной, установленных экспериментально..?

Как понимаю, реликтовые нет надежды регистрировать. Если помню правильно.

[bondkim137]

Munin, arseniiv, благодарю еще раз. Появилась иллюзия понимания. Пойду попробую почитать ЛЛ, развеить иллюзию

[Munin]

bondkim137 в сообщении #1408049 писал(а):

Переформулирую - т.е. в "треугольнике" формулы энергии СТО вселенная постепенно ворует импульсную составляющую, но не трогает массу покоя..?

Нет. Откройте ЛЛ-2, и не выдумывайте ерунды.

bondkim137 в сообщении #1408049 писал(а):

сравнивая свойства, скажем, свежих солнечных нейтрино и реликтовых, наверное, можно сделать какие-то оценки на массу частицы, используя кучу остальных космологических параметров Вселенной, установленных экспериментально..?

Нет. Оценки на массу делаются совсем иначе.

[bondkim137]

Munin в сообщении #1408061 писал(а):

Нет. Откройте ЛЛ-2, и не выдумывайте ерунды

Открыл.

Там излагается, каким образом свет теряет энергию. Если говорить о луче, то (114,6):
$\omega$=$\omega_0$$\frac{a(\eta-\chi)}{a(\chi)}$

А также каким образом массивные тела теряют скорость/испульс (114,21):
$p$$a$ = \operatorname{const}
т.е. что-то вроде $p$=$p_0$$\frac{a(\eta-\chi)}{a(\chi)}$

Т.е. пока импульсная составляющая энергии массивной частицы заметно больше массы покоя
$E^2$=($m$$c^2$)^2+(pc)^2
энергию частица будет терять почти как фотоны. Замедляясь, она перестает так себя вести. Я это имел в виду.

Но, правда, не объясняется, почему сама масса остается инвариантом, расписывая импульс через скорость и массу, в (114,22) ее убирают в константу. Т.е. ответ на изначальный вопрос мне пока остался не до конца ясен :-/

(Оффтоп)

Munin в сообщении #1408061 писал(а):

Нет. Оценки на массу делаются совсем иначе

Я не говорил, что они делаются именно так. Я спросил, почему они в т.ч. так не делаются. Впрочем, не имеет значения.

[Munin]

bondkim137 в сообщении #1408116 писал(а):

Но, правда, не объясняется, почему сама масса остается инвариантом

Может быть, это объясняется в предыдущих главах?..

bondkim137 в сообщении #1408116 писал(а):

Я спросил, почему они в т.ч. так не делаются.

Потому что так массу не оценить.

[bondkim137]

Munin в сообщении #1408122 писал(а):

Может быть, это объясняется в предыдущих главах?..

Ткните меня пожалуйста, если это Вас не затруднит

[bondkim137]

Нет - так нет.

[Guvertod]

bondkim137
У вас был вопрос, почему точечная массивная частица при движении в ОТО сохраняет свою массу? В каком формате (если "по определению" не устроит, то опираясь примерно на какие факты ) вы ожидали бы на него ответ?

И рассуждать о глобальном поведении частиц в ОТО, пользуясь формулой энергии-импульса из СТО - неверно. Метрика в космологии зависит от времени и интеграл сохраняющейся энергии для частицы ввести нельзя.

Более подробно движение частиц в космологическом решении освещено еще в Горбунове-Рубакове.