Warum werden kosmologische Inhalte oft als Fluide modelliert?

Alle Partikelsysteme können näherungsweise als Fluide betrachtet werden, solange die mittlere freie Zeit (Interaktionszeit) kleiner ist als typische Längenskalen im Problem.

Als Beispiel: Sie können Ihre Frage an jede Flüssigkeit stellen. Wann können wir Wasser als Flüssigkeit nehmen. Sicherlich für Partikel, deren Größe irgendwo in der Nähe der Bindungslänge liegt$\text{H}_2 \text{O}$es wird nicht mehr flüssig sein.

Relevanter für Ihre Frage - Stellen Sie sich ein Schallsignal vor, dessen Wellenlänge in der Größenordnung der mittleren freien Weglänge von Luftpartikeln liegt. Dann können sich Schallschwingungen nicht effektiv ausbreiten und dies führt dazu, dass die flüssige Annäherung an Luft zusammenbricht.

In der Kosmologie wird die typische Länge (oder äquivalent Zeit) durch die Hubble-Konstante festgelegt$H$. Um Ihre Frage zu beantworten: Immer wenn die betrachteten mittleren freien Zeitpartikel kleiner als sind$H^{-1}$wir können die Flüssigkeitsnäherung verwenden.

Wir verwenden genau dieses Konzept, um die Photonen-Entkopplungszeit zu bestimmen. Bei der Thompson-Interaktionsrate$\Gamma$gleich wird$H$Photonen entkoppeln von Elektronen.

$$\Gamma = n_e \sigma_T c = H$$ Von nun an können wir sie nicht mehr als eine einzige Flüssigkeit einnehmen. Wir können Baryonen (Elektronen-Protonen) jedoch immer noch als eine einzige Flüssigkeit betrachten.

Bemerkungen:

1. Auch danach können wir es tun, aber wir müssen auf all die detaillierten Wechselwirkungen zwischen den Teilchen achten. Aber wenn es klein ist, können wir es ohne Bedenken blind für eine einzelne Flüssigkeit halten.

2. Sie müssen auf die Details wie sich bewegende Koordinaten usw. achten.