ПРЕДИСЛОВИЕ

Современная космология тесно связана с физикой микромира, изучающей элементарные частицы и их взаимодействия на наиболее фундаментальном уровне. Именно с этой точки зрения и написан этот курс лекций. В нём сначала излагаются результаты, относящиеся к однородной изотропной Вселенной на горячей стадии её эволюции и на последующих космологических этапах. Эту область космологии нередко называют теорией горячего Большого взрыва. Мы рассмотрим как те процессы в ранней Вселенной, которые находят своё описание в рамках существующих представлений о гравитации, физике элементарных частиц и атомных ядер и так или иначе подтверждаются космологическими наблюдениями, так и те аспекты, для описания которых потребуется выход за рамки имеющейся теории микромира — Стандартной модели физики частиц — и по поводу которых сегодня имеются лишь более или менее правдоподобные гипотезы. К первым относятся процессы с участием нейтрино — их изучение в космологии позволяет предсказать существование реликтовых нейтрино и выяснить их свойства — и термоядерные реакции в ранней Вселенной, описываемые теорией первичного нуклеосинтеза. Ко вторым — проблемы тёмной материи и асимметрии между веществом и антивеществом во Вселенной,

Затем мы рассмотрим свойства нашей Вселенной, свидетельствующие о неполноте самой теории горячего Большого взрыва. Особую роль здесь играют особенности неоднородностей во Вселенной, в том числе те, из которых в конечном итоге образовались структуры — первые звёзды, галактики, скопления галактик. Эти особенности однозначно свидетельствуют о том, что стадия горячего Большого взрыва не была первой. В качестве наиболее правдоподобной гипотезы об эпохе, предшествовавшей горячей стадии, выступает гипотеза о космологической инфляции, которая также будет рассмотрена. Впрочем, инфляционный сценарий не является (пока?) единственно возможным; мы кратко обсудим альтернативные гипотезы в конце курса лекций.

Поскольку в космологии довольно существенную роль играет явление взаимопревращений нейтрино различных типов — нейтринных осцилляций, мы сочли необходимым добавить приложение с обсуждением этого явления.

Данный курс лекций был прочитан на Высшей школе физики Госкорпорации «Росатом» в мае 2014 г. При чтении этого курса нужно иметь в виду, что наблюдательная космология, как и экспериментальная физика частиц, быстро развивается, приведённые в курсе результаты наблюдений и экспериментов всё время уточняются. Современные значения космологических параметров и других важных для космологии величин можно найти, например, в регулярно обновляемых материалах Particle Data Group (http://pdg.lbl.gov).

Сколько-нибудь полный библиографический обзор по обсуждаемым темам выходил бы далеко за рамки настоящей книги. Для ориентировки читателя в конце её помещён перечень монографий и обзоров, в которых рассматриваются затронутые нами вопросы. Разумеется, этот перечень далеко не полон. По ходу изложения также приводятся ссылки на оригинальную литературу, откуда были почерпнуты те или иные частные результаты.