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Marianne Korner
Programm
Entdeckung
Eigenschaften
Vermessung durch Satelliten
CMB = Cosmic Microwave Background
Mikrowellen: cm m Bereich
1) Entdeckung
Arno Penzias und Robert Wilson
Radioastronomen
1964 / 65 Entdeckung
1978 Nobelpreis
Untersuchung über Radiowellen aus der Ebene der Milchstraße
mögliche Ursachen für Rauschen
Messung bei = 7,35 cm
beträchtliches Rauschen, unabhängig von Tageszeit Jahreszeit Galaxie Richtung
Intensität des Rauschens+
Wellenlänge des Rauschens
Äquivalenttemperatur2,5 K < T < 4,5 K
Woher?
Alle Körper mit einer Temperatur, die ungleich 0 K ist, erzeugen wegen der thermischen Bewegung der Elektronen ein Radiorauschen.
frühere Ansätze aus der Kosmologie Friedmann (1922) Lemaître (1927) Gamow (1946) Alpher, Herman (1949) Hayashi (1950) Seldowitsch (1964) Hoyle, Taler (1964) Peebles, Dicke, Wilkinson (1964) Penzias, Wilson (1964)
Quelle: Weinberg (1977)
Penzias (re) undWilson (li) vorRadioteleskop inHolmdel, New Jersey
Quelle: Weinberg (1977)
Das Holmdel Teleskop in den Bell Telephone Laboratories von innen. Penzias kniend, dahinter Wilson
Quelle: Weinberg (1977); Radioantenne in Princeton: Wilkinson (re), Roll (verdeckt)
2) Entstehung und EigenschaftenUniversum ist undurchsichtig: mittl. freie Zeit für Photon << charakteristische
Expansionszeit im Universum Universum im Gleichgewichtszustand zwischen
Materie und Strahlung Universum hat „begrenzte Erinnerung an
Anfangszeit“ CMB liefert erst Infos ab Strahlungs-Materie-
Entkopplung (380 000 a, T = 4000 K)
Universum im thermischen Gleichgewicht Schwarzer Körper, emittiert charakteristische Strahlung(Black Body Radiation)
Max Planck, Dezember 1900Nobelpreis 1918
Quelle: http//kva.se
Quelle: Bergmann Schäfer
erdgebundene Messungen
hohe Berge Ballons
Schwierigkeiten Charakteristik der Black Body Radiation
kann nicht gezeigt werden dh. schwierig zu entscheiden, ob
Strahlung aus Big-Bang-Szenario kommt
nur bestimmte Richtungen möglich
Satellitenmessungen
COBE (Cosmic Background Explorer): 1989
WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe): 2001
COBE maß perfektes Spektrum eines Schwarzen Strahlers bei T = 2,735 K
Quelle: http//kva.se
CMB bestes Black Body Spektrum, wenn man Dipolanisotropie durch Sonnenbewegung herausrechnet
heute: Präzisionsmessungen Kosmologie wird zur exakten Wissenschaft
absolute Temperatur des CMB ist einer der am bestem bekannten Parameter im Universum
1974 startet die NASA das COBE Projekt, Leiter: John Matter
George Smoot: intrumentelle Ausstattung zur derAnisotropien
1986: Space Shuttle Katastrophe
1989, 18. November: Start
2006 Nobelpreis an Matter & Smoot
Anisotropien im CMB
Größenordnung
T / T 10-2 10-4 ... in 70er-Jahren
T / T 10-5 ... 80er-Jahre, unter Berücksichtigung der Dunklen Materie
große experimentelle Herausforderung John Matter, George Smoot (NASA) Nobelpreis 2006
Anknüpfungen für die Schule
Themenbereich „Mensch und Natur“ spricht viele SchülerInnen an
Kompetenzmodell:
H2: Untersuchen, Bearbeiten, Interpretieren
Anforderungsniveau III (?) kontextorientiert: zB Anknüpfung an
aktuelles Ereignis
Quellen:
Weinberg, Steven (1977), The first three Minutes, Basic Book Inc., New York
Seite der Königlichen Schwedischen Akademie der Wissenschaftenhttp://kva.se/en/pressroom/press-releases-2008-2001/The-Nobel-Prize-in-Physics-2006/, 29. 11. 2010
Müller-Krumbhaar H., Wagner H-F: (Hrsg) (2000), ...und er würfelt doch, Wiley-VCH Verlag, Berlin
Bergmann, Schäfer, (1997), Lehrbuch der Experimentalphysik, Bd 8, Sterne und Weltraum, de Gruyter, Berlin
http://www.focus.de/wissen/wissenschaft/physik-nobelpreis_aid_116707.html, 30. 11. 2010
http://lindau.nature.com/wblogs/blog/lindaunobel/physik/2010-06-29/wilson-cmb,30. 11. 2010
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