66

Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

  • Upload
    voliem

  • View
    223

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat
Page 2: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

Pokazany poniżej wykaz bardzo dobrych pozycji literatury popularnonaukowej na wskazane tematy

można znaleźć na stronie internetowej

Zakładu Teorii Pola i Cząstek ElementarnychInstytutu Fizyki

Uniwersytetu Śląskiego

http://server.phys.us.edu.pl/~ztpce/

Page 3: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

1. A.K.Wróblewski - „Prawda i mity w fizyce”, Iskry, Warszawa 1987,

2. M. Gardner – „Nauka, pseudonauka, szarlataneria”, Wydawnictwo Pandora 1997,

3. R. P. Feynman – „Sens tego wszystkiego”, Prószyński i S-ka,

Warszawa, 1999,

4. R.G.A. Dolby – „Czy nauce można wierzyć? NIEPEWNOŚĆ

WIEDZY”, Amber, Sp.z.o.o., 1998,

5. Hy Ruchlis – „Skąd wiesz, że to prawda” - Prószyński i S-ka,

Warszawa, 1998,

6. Polska Akademia Nauk - Zbiór Wypowiedzi- „O nauce,

pseudonauce, paranauce”, PWN, 1999.

NAUKA A PSEUDONAUKA

Page 4: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

SKŁADNIKI MATERII I ODDZIAŁYWANIA POMIĘDZY NIMI WEDŁUG MODELU STANDARDOWEGO

1. Donald H. Perkins – ”Wstęp do fizyki wysokich energii” , PWN, Warszawa 2004,

2. E. Leader, E. Predazzi – „Wstęp do teorii odziaływań kwarków i leptonów”, PWN, Warszawa, 1990,

3. L. Lederman, D. Teresi, „Boska cząstka, jeśli Wszechświat jest odpowiedzią, jak brzmi pytanie?”Prószyński i S-ka, Warszawa, 2005,

4. F. Close, „Kosmiczna cebula”, PWN, Warszawa, 1988.

Page 5: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

RUCH I JEGO OPIS

1.W opracowaniu P. Davisa i J. Browna –„ Duch w atomie” Wyd. CIS,

Warszawa,1996,

2. R.P. Feynman – „QED osobliwa teoria światła i materii”, PWN,

Warszawa, 1992,

3. B. Greene – „Piękno Wszechświata”, Prószyński i S-ka, Warszawa,

2001,

4. R.P. Feynman – „Sześć łatwych kawałków” , Prószyński i S-ka,

Warszawa, 1998,

5. B. Greene – „Struktura kosmosu”, Prószyński i S-ka, Warszawa,

2005.

Page 6: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

1.A.Einstein & L. Infeld – „Ewolucja fizyki”, Prószyński i S-ka, Warszawa,1998,

2. B. Greene – „Struktura Kosmosu”, Prószyński i S-ka, Warszawa, 2005,

3. S. Hawking – „Krótka historia czasu”, Zysk i S-ka Wydawnictwo, Poznań, 2005,

4. Encyklopedia PWN – „Fizyka, Spojrzenie na czas i przestrzeń”,

PWN, 2002,

5. S.W. Hawking, K.S.Thorne, I. Nowikow,T. Ferris, A. Lightman –„Przyszłość czasoprzestrzeni”, Zysk i S-ka, Wydawnictwo, Poznań,2002.

PRZESTRZEŃ I CZAS W UJĘCIU POPULARNYM

Page 7: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

1.R. P. Feynman – „Charakter praw fizycznych”, Prószyński i S-ka, Warszawa,2000,

2. P.C.W. Davies & J.R. Brown –„Duch w atomie”, Wydawnictwo CIS, Warszawa, 1996,

3. A.Einstein & L. Infeld – „Ewolucja fizyki”, Prószyński i S-ka, Warszawa, 1998,

4. P.Atkins – „Palec Galileusza”, Dom Wydawniczy Rebis, Poznań, 2005.

5. B. Greene – „Piękno Wszechświata”, Prószyński i S-ka, Warszawa, 2001,

6. R. Penrose – „Makroświat, mikroświat i ludzki umysł”, Prószyński i S- ka, Warszawa, 2001,

7. R.Penrose – „Nowy umysł cesarza”, PWN, Warszawa, 1996.

NASZE PRZYZWYCZAJENIA MAKROSKOPOWE A ŚWIAT ATOMÓW

Page 8: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

1. D.Teresi, L. Lederman – „Boska cząstka. Jeżeli Wszechświat jest odpowiedzią, jak brzmi pytanie?”, Prószyński i S-ka, Warszawa, 2005,

2. R.G. Newton – „Zrozumieć przyrodę”, Prószyński i S-ka, Warszawa, 1996,

3. M.Gell- Mann – „Kwarki i jaguar, Przyroda z prostotą i złożonością”, Wydawnictwo CIS, Warszawa, 1996,

4. F. Wilscek, B. Devine – „W poszukiwaniu harmonii, wariacje na tematy fizyki współczesnej”, Prószyński i S-ka, Warszawa, 2007.

Z CZEGO JESTEŚMY ZBUDOWANI - PODSTAWOWE SKŁADNIKI MATERII I ICH ODDZIAŁYWANIA

Page 9: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

1. J. Gribbin – „W poszukiwaniu wielkiego wybuchu”, Zysk i S-ka, Poznań, 2000,

2. T. Ferris – „Cały ten kram, raport o stanie Wszechświata(ów)”, Dom Wydawniczy Rebis, Poznań, 1999,

3. A.H. Guth – „Wszechświat inflacyjny, w poszukiwaniu nowej teorii pochodzenia kosmosu”, Prószyński i S-ka, Warszawa, 2000,

4. S. Weinberg – „Pierwsze trzy minuty, współczesny obraz początku Wszechświata”, Iskry, Warszawa, 1980,

5. M.Rees – „Przed początkiem, nasz Wszechświat i inne wszechświaty”, Prószyński i S- ka, Warszawa, 1999,

6. T. Padmanabhan – „Gdy minęły pierwsze trzy minuty”, Amber, Sp.z.o.o. 1998.

7. C.M. Wynn & A.W. Wiggins – „Pięć największych idei w nauce”, Prószyński i S- ka, Warszawa, 1998,

8. N. deGrasse Tyson, D. Goldsmith, - „Wielki Początek, 14 miliardów lat kosmicznej ewolucji” Prószyński i S-ka, Warszawa, 2007

BUDOWA WSZECHŚWIATA

Page 10: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

9) Brian Greene – STRUKTURA KOSMOSU. Przestrzeń , czas istruktura rzeczywistości, Prószyński i S-ka, Warszawa,2005,

10) Brian Green – PIĘKNO WSZECHŚWIATA , Prószyński i S-ka, Warszawa, 2001,

11) Neil deGrasse Tyson, Donald Goldsmith – WIELKI POCZĄTEK 14miliardów lat kosmicznej ewolucji, Prószyński i S-ka,Warszawa, 2007,

12) John M. Charap – Objaśnienie Wszechświata, Prószyński i S-ka,Warszawa , 2006.

BUDOWA WSZECHŚWIATA c.d.

Page 11: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

1. Pod Redakcją Martina Moskovitsa – „Czy nauka jest dobra”, Wydawnictwo CiS, Warszawa, 1997,

2. R. P. Feynman – „Sens tego wszystkiego”, Prószyński i S-ka, Warszawa, 1999,

3. R. P. Feynman – „Przyjemność poznawania”, Prószyński i S-ka,Warszawa, 1999,

4. G.Charpak & R.L.Garwin – „Błędne ogniki i grzyby atomowe”, Wydawnictwo Naukowo -Techniczne, Warszawa, 1999.

POŻYTKi I ZAGROŻENIA PŁYNĄCE Z ROZWOJUNAUKI – bilans pożytków i strat

Page 12: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

1. R. P. Feynman – „Sens tego wszystkiego”, Prószyński i S-ka, Warszawa, 1999,

2. „Albert Einstein, Pisma filozoficzne”, Wydawnictwo IFiS PAN,Warszawa 1999,

3. Abraham Pais – „Tu żył Albert Einstein”, Prószyński i S-ka, Warszawa, 2005,

4. „Einstein w cytatach”, zebrała A. Calaprice, Prószyński i S-ka, Warszawa, 1997,

5. J. Życiński – „Tabletki Bogu nie szkodzą”, Tygodnik Powszechny, 31 lipiec 2005,

6. M. Zając – „Nowy spór o teorię ewolucji –Witraż z Darwinem”, Tygodnik Powszechny, 24 lipiec 2005,

7. M. Zając – „Bóg, konieczność i przypadek”, rozmowa z ks. prof. Michałem Helerem, Tygodnik Powszechny, 24 lipiec 2005,

8. R. Dawkins – „Bóg urojony”, Wydawnictwo CIC, Warszawa 2007,9. A. McGrath, J. C. McGrath - „Bóg nie jest urojeniem, złudzenia

Dawkinsa”, Wydawnictwo WAM, Kraków 2007,10. Hans-Dieter Mutschler, Fizyka i religia, Wydawnictwo WAM, Kraków ,

2007.

NAUKA I RELIGIA

Page 13: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat
Page 14: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat
Page 15: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

Co obecnie wiemyo Wszechświecie

- makroświatMarek Zrałek

Zakład Teorii Pola i Cząstek Elementarnych,Instytut Fizyki,

Uniwersytet Śląski

Katowice, 4 grudnia, 2007

Page 16: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat
Page 17: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

Ludzie od zawsze

pragnęli zrozumieć

pochodzenieWszechświata

Page 18: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

Arystoteles, Ptolemeusz - Ziemia centrum kosmosu

Kopernik – Słońce centrum Wszechświata

Newton – Gwiazdy sa słońcami podobnymi do naszego, statycznie rozmieszczone w przestrzeni (później

uświadomiono sobie, że statyczna konfiguracja musi byćniestabilna.

Koniec XVIII wieku – gwiazdy nie są równomiernie rozmieszczone, tworzą skupisko w kształcie dysku – DROGA

MLECZNA. Wiliam Herschel potrałił wyznaczyć strukturędysku (ale układ słoneczny jest w centrum dysku)

Początek XX wieku – Herlow Shapley – znajdujemy się około 2/3 od środka Galaktyki. Ale DM leży w centrum

Wszechświata.

Page 19: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

Edwin Powell Hubble - jedna z gwiazd w Wielkiej Mgławicy w Andromedzie jest odległa 850000 lat świetlnych od Ziemi –

początek astronomii pozagalaktycznej

Dopiero w 1952 roku – Walter Baage – DM jest dość typowa galaktyką

Wtedy sformułowano:

Zasadę kosmologiczną(czasem nazywaną zasadą kopernikańską)

Page 20: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

Obecny Wszechświat

jest niewobrażalniewielki

Page 21: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

C = 299793458 m/sek

ª300000 km/sek

Ziemia

Słońce

8 minut

Promieniowanie elektromagnetyczne kilka miliardówlat świetnych

Neutrina 15000 lat świetlnych

Page 22: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

ODLEGŁOŚCIRok świetlny = 1 light year =1ly

= (1 rok = 31 536 000 sek) ƒ (299 793.458 km/sek)

= 9454290000000 km = 9.5 ƒ 1012 km ,Najbliższe gwiazdy ---- kilka ly,

1 pc == 1 parsek =3.261lykpc = 1000 pc,

Mpc = 1000000 pc.

Rozmiary naszej Galaktyki

12.5 kpc

0.3 kpc

8 kpc

Droga Mleczna zawiera około gwiazd

1110200 mln lat

Page 23: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

Znajdujmy się w Grupie Lokalnej o rozmiarach ---- 1.5 Mpc,najbliższe nam galaktyki to:

Wielki Obłok Magelana ---- 50 kpc od DM,Wielka Mgławica w Andromedzie ---- 770 kpc od DM.

Na odległościach rzędu 100 Mps dostrzegamy wielkoskalowe struktury. Galaktyki nie są rozłożone równomiernie, tworzone są gromady galaktyk, te grupująsię tworząc supergromady powiązane łańcuchami i ścianami galaktyk. Pomiędzy nimi są wielkie pustki (50 Mpc).W małej skali Wszechświat nie jest izotropowy i jednorodny. O wielkoskalowej jednorodności możemy zacząć mówić dopiero na odległościach 500 – 1000 Mps.

Page 24: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

Obserwujemy około 100 miliardów galaktyk wielkości Drogi Mlecznej

Czy wszystko obserwujemy?

Page 25: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

W dużej skali Wszechświat jest jednorodny i izotropowy.

Miejsce, które zajmujemy we Wszechświecie nie jest pod żadnym

względem wyróżnione.

Zasada kosmologiczna

Page 26: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

Mamy ogromną potrzebę wyjaśnienia:

Dlaczego Wszechświat istnieje?W jaki sposób stał się takim, jakimgo widzimy?Jakie prawa rządzą Jego ewolucją?

W ostatnim okresie zaczyna

pojawiać się możliwość udzielenia

odpowiedzi na te pytania.

Page 27: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

Standardowy model

kosmologiczny

Page 28: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

Standardowy model kosmologicznyStandardowy model kosmologicznyStandardowy Model Kosmologiczny

Najlepszy model Wszechświata

jakim dysponujemy,

Ekspansja galaktyk,

Mikrofalowe promieniowanie tła,

Pierwotna nukleosynteza’

Formowanie wielkich struktur.

Page 29: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

1916 rok - Einstein tworzy

i podaje zasadnicze równanie:

G1917 rok – Einstein zauważa że jego równanie nie ma stacjonarnych rozwiązań (Wszechświat się nie rozszerza i nie

kurczy, co jest niezgodne z jego równaniem)

1922 rok - Aleksander Friedman (i niezależnie Georges Lemaītre ) podaje rozwiązanie równania bezstałej kosmologicznej

kT = G αβ αβ + gαβΛ

OGÓLNĄ TEORIĘ WZGLĘDNOŚCI

Page 30: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

Edwin Hubble1889-1953

•W 1948 roku uruchomiłolbrzymi pięciometrowy teleskop Caltech na Mount Palomar.

• Mierząc jasność galaktyk wykazał, że im dalej znajduje się galaktyka tym większa jest jej „pozorna prędkość”.

• Z obserwacji tych pochodzi „Prawo Hubble’a” wyrażające zależność prędkości galaktyki (v) od jej odległości (d):

v = H d

Ekspansja Wszechświata

Page 31: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

George Gamow1904-1968

Gamow przyjął, że wszechświat „narodził się”jako niewyobrażalnie gorący obiekt, z którego podczas ekspansji najpierw powstały jądra, potem najlżejsze atomy: atomy wodoru i helu. Opublikował on swoje prace w 1948 roku.

Przeciwnicy tego modelu, starając się go ośmieszyć, rozpowszechnili nazwę:

„BIG BANG”(Wielki Wybuch)

Nukleosynteza

Page 32: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

Arno Penzias (z lewej) i Robert Wilson przed anteną w Holmdelw stanie New Jersey, za pomocą której przypadkowo odkryli mikrofalowe promieniowanie tła.

Promieniowanie reliktoweW roku 1964 pracownicy Laboratoriów Bella w USA, badając szumy zakłócające pracę anten radiowych, odkryli przypadkowo istnienie w przestrzeni promieniowania elektromagnetycznego o średniej długości fali około 0.1cm. Okazało się, że jest ono emitowane izotropowo, z każdego kierunku odbioru o każdej porze dnia i roku, niezależnie od obrotu Ziemi i jej ruchu wokół Słońca. Musiało więc pochodzić spoza Układu Słonecznego, a nawet spoza naszej Galaktyki, gdyż inaczej zmieniałby się wraz ze zmianą kierunku osi Ziemi.

Page 33: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

M .

.

.

.

..

Długość fali fotonu ( a więc jego energia) rośnie w raz z ekspansją Wszechświata

Page 34: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

Krótka Historia Wszechświata(model gorącego wybuchu)

„Krótka historia czasu” Stephen Hawking

1032K 1016 K 1015K 1010K 109K 3000K 18K 3K

W chwili Wielkiego Wybuchu Wszechświat miał zerowy promień, a zatem nieskończenie wysoką temperaturę. W miarę jak wzrastał promień

temperatura promieniowania spadała. Gdy promień Wszechświata wzrasta dwukrotnie temperatura spada o połowę

1013K

10-6s

15 miliardów

latMiliard

lat300 000lat3min1s10-10s10-12s10-43s

WielkiWybuch

Page 35: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

Śledzimy etapy

powstawaniaobecnego

Wszechświata

Page 36: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat
Page 37: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

Era Plancka43t < 10 sek−

32 0T > 10 K

Pianka czasoprzestrzenna,

Mini czarne dziury,

Tunele czasoprzestrzenna

Page 38: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

Era wielkiej unifikacji i plazmy kwarkowo -gluonowej

Zwykła, niekwantowa czasoprzestrzeń, zaczyna obowiązywać OTW, zaczęła się w momencie oddzielenia GUT od grawitacji

Page 39: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

Na początku tej ery -INFLACJA

W tym okresie uformowała się asymetria materia -antymateria (BARIOGENEZA) – na miliard par jedna

cząstka więcej

Mamy stan plazmy kwarkowo – gluonowej + leptony, z małąprzewagą cząstek

Pod koniec tej ery oddzielają się oddziaływania słabe od elektromagnetycznych

Wszechświat rozszerza sięprzynajmniej 1030 razy

Page 40: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

Era hadronowa

Kwarki i gluony przestająbyć swobodne powstająhadrony

Materia przestaje byćw równowadze z antymaterią

Nieliczne zachowane hadrony tworzą obecny Wszechświat

Page 41: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

Nukleosynteza

Wraz ze spadkiem temperatury protony i neutrony przestają być w równowadze i powstają lekkie jądra

Można wyznaczyć ilość lekkich pierwiastków we Wszechświecie

Page 42: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

Cząstki we Wszechświecie

liczb

a/cm

3

protony elektrony

neutronyciemnamateria

fotony neutrina

Przed Po

Page 43: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

Związek pomiędzy energią i temperaturą:

k T = E gdzie k – stała Boltzmana

k = 8.6 x 10 – 5 eV/10 K,

ΔE = k (T + 1) – k T = k/1 0K,

stąd

10 K = 8.6 x 10 – 5 eV,

1010 0K = 0.86 x 106 eV = 0.86 MeV,

1 GeV = 1000 MeV,

1000 GeV = 1016 0K ─► t = 10-12 sek

1000 GeV – energia zderzenia pp w Batavii w Fermilab,

Śledzimy „eksperymentalnie”Wielki Wybuch po t = 10-12 sek

Związek pomiędzy czasem i energią:

1 MeVkT = constt

×

Page 44: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

Po okresie Bariogenezy ?????

1000 GeV --- 1016 0K --- t = 10-12 sek

e, μ, τ, νe, νμ, ντ oraz u, d, c, s, t, b

a także W+, W-, Z0, γ, gluony

1000 GeV --- 1016 0K --- t = 10-12 sek

e, μ, τ, νe, νμ , ντ oraz u, d, c, s, t, b

a także W+, W-, Z0, γ, gluony,nie ma równowagi cząstki- antycząstki

rozpad i kreacja par

Wszechświat rozszerza się maleje

temperatura maleje energia zderzeń

1

Page 45: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

E = 100 GeV --- 1015 0K --- 10-10 sek

E = 1 GeV --- 10 13 0K --- 10-6 sek

u, d, e+, e-, γ, νe,ν e

2

Elektrosłabe przejście fazowe Kwarki,

leptony, cząstki W i Z nabywają masę,

Te same cząstki co poprzednio ale już

posiadające masę.

3 E = 1 GeV --- 1013 0K --- 10-6 sek

Rozpadły się ciężkie kwarki i leptony,

u, d, e+, e-, γ, νe ,

Powstają nukleony, nie ma swobodnych kwarków,

p = uud, n = ddu

Page 46: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

UU dd

Page 47: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

n → p + e- + ν, zmniejsza się liczba neutronów, ale

n + e+ → p + ν, p + ν → n + e+

Jądra jeszcze nie powstają.

n + e+ ? p + ν, p + ν ? n + e+ E = 1 MeV --- 1010 0K --- 1 sek E = 1 MeV --- 1010 0K --- 1 sek4

Reakcje n ↔ p przestają zachodzić,

Neutrina zaczynają się zachowywać jak cząstki swobodne,

75 % protonów, 25% neutronów

Page 48: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

E = 0.1 MeV --- 109 0K ---- 3 min

E

E = 0.1 MeV --- 109 0K ---- 3 min

5

Proces e+ e-→ 2 γ zachodzi, proces odwrotny 2 γ → e+ e-

już nie,Zaczyna się tworzyć deuter (D = pn) oraz tryt (T = nnp):n + p → D, D + n → T a także D + p → 3He2 ,

Powstaje Hel i Lit:D + D → 4He2 , T + p → 3He2 , n + 3He2 , → 4He2 oraz3He2 + 4He2 → 7Be4 + γ

╚════► 7Li3 + p,Nie istnieją stabilne jądra z A = 5 i A = 8, energia zbyt mała aby pokonać barierę kulombowską ═══► koniec pierwotnej nukleosyntezy,

Page 49: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

Wszystkie neutrony są włączone w jądra helu i trochę litu,

Było 87% protonów i 13% neutronów, stąd

13% + 13% = 26% jąder helu oraz 74% protonów,

Mamy dużo fotonów (miliard na każdy nukleon),

Elektrony i jądra nie tworzą jeszcze atomów.

Długi okres nic się specjalnego nie dzieje, dopiero gdy

E = 13.6 eV --- 2500 0K ---- 300000 lat6

Fotony przestają oddziaływać z jądrami i elektronami ══► mikrofalowe promieniowanie tła,

• Mamy wodór oraz hel ( trochę deuteru, trytu, helu 3 litu).

Page 50: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

Obecny Wszechświat wygląda trochę inaczej ══►obserwujemy we Wszechświecie całą tablicę Mendelejewa,

(rozpowszechnienie pierwiastków)

Wszystkie inne pierwiastki powyżej LITU powstały w gwiazdach,Jak powstały gwiazdy, galaktyki, gromady galaktyk? na arenę wkracza oddziaływanie GRAWITACYJNE, Małe fluktuacje gęstości materii:COBE (1992) - pierwsze fluktuacje,WMAP (2003) - promieniowanie mikrofalowe nie jest izotropowe,

Pierwiastki od litu do żelaza powstawały w gwiazdach,(energia wiązania na nukleon)

Pierwiastki cięższe od żelaza powstawały w trakcie wybuchów supernowych.

Page 51: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

Krzywa rozpowszechniania pierwiastków chemicznych

Krzywa rozpowszechniania pierwiastków chemicznych wg Camerona (1973), w górze na prawo – schematyczny kontur krzywej z zaznaczeniem lokalnych maksimów i minima Li-Be-B

Page 52: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

Penzias i Wilson (1965)

COBE (1992)

WMAP (2003)

══►

══►

══►

ΔT/T = 10-5

Page 53: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

Zależnośćśredniej energii wiązania przypadającej na jeden nukleon w jądrze w funkcji liczby masowej A jądra

Energia wiązania nukleonu w jądrze

Page 54: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

W 1974 roku G. Smoot przysłał do NASA projekt aby zmierzyć „mapę”CMB i poszukiwać tam odstępstw od jednorodnego rozkładu potrzebną dla potwierdzenia możliwości tworzenia galaktyk.

Pod koniec lat 80 – tych J. Mather budował spektrometr FIRAS (Far Infrared Absolute Spectrophotometer) a G. Smoot spektrometr DRM (Differential Microwafe Radiometer). W 1986 roku po wypadku Challengera, prace z wysłaniem satelity zostały wstrzymane. Muther przekonał NASA aby jednak wysłać satelitę z aparaturą badawczą. W Listopadzie 1989 COBE wystartował z FIRAS oraz z DRM.

Pierwsze wyniki Mathera T = 2.725 ¡0.002 K.

Później mapa nieba z DRM pokazała odstępstwa od izotropowego rozkładu z precyzją 10 ppm. Wskazywało to na możliwość tworzenia galaktyk i ograniczyło wiele różnych modeli rozpatrywanych wcześniej.

Satelita COBE pracował do 1993 roku.

W 2003 roku następca COBE salelita WMAP (Wilkinson Microwave AnisotropyProbe) dał jeszcze dokładniejsze wyniki (∆T = 10-5 K).

Page 55: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

Gwiazdy pierwszej generacji ---- paliwo wodór i hel,Grawitacyjne przyciąganie ----- rośnie temperatura wnętrza,Zapala się wodór:

4 p → 4He2 + 2 e+ + 2 ν + 2 γ ,Gdy T > 108 0K zapala się hel:

4He2 + 4He2 → 8Be4 ale po t = 10-15 sekrozpada się na 2 (4He2) ,

Duża gęstość, może powstać węgiel:8Be4 + 4He2 → 12C6 + g ,

szansa jest duża bo istnieje stan wzbudzony węgla o energii 7.644 MeV.

Bardzo mało Litu (L), Berylu (Be) oraz Boru (B),

Page 56: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

Mając stabilny węgiel powstają tlen, azot i neon:12C6 + 4He2 → 16O8 + g,16O8 + 4He2 → 20Ne10 + g,12C6 + 2He1 → 14N7 + g,

Dalej zapala się węgiel i tlen:12C6 + 12C6 , ,, 12C6 + 18O8 , powstająsód (Na), magnes (Mg), krzem (Si), fosfor (P) i siarka (S),Dla cięższych jąder bariera kulombowska jest zbyt duża

Jądra powyżej żelaza produkowane są w inny sposób

n + AXZ → A+1YZ + g╘══► A+1WZ+1 + e─ + ν ,

Wybuchy supernowych roznoszą ciężkie pierwiastki.

Page 57: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

Mówiliśmy o gwiazdach I generacji, gwiazdy II generacjipowstają w trochę inny sposób ciężkie pierwiastki sąjuż rozrzucone przez wybuchy supernowych,Dalej pracują siły grawitacji dając galaktyki, gromadygalaktyk i planety wokół gwiazd,Na planetach powstało życie, znamy przynajmniej jednątaką Planetę

Co działo się po Wielkim Wybuchu do czasu t = 10 -12 sekpozostaje niewyjaśnione (brak teorii, są hipotezy),Plany doświadczalne:

LHC , p + p , E = 14000 GeV (t = 10 -15 sek),sonda PLANCK , promieniowanie reliktowe,teleskopy np. ALMA (Atacama)

Page 58: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

Standardowy model kosmologicznyStandardowy model kosmologiczny

PROBLEMYCiemna materia,Ciemna energia,Asymetria materia –antymateria,Promieniowanie kosmiczne owielkiej energii,Rozbłyski gama,Inflacja.

Page 59: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

The Energy Budget of the Universe

http--www.hep.phys.soton.ac.uk-~evans-Masterclass-future.ppt

Page 60: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

Teoria Wielkiego wybuchu nie zajmuje sięsamym wybuchem

• Nie mówi co wybuchło,

• Dlaczego wybuch nastąpił,

•.Jak to się stało.

Niemal każda cywilizacja w historii oferowała jakąśodpowiedź na te pytania w ramach mitologii lub religii.

Page 61: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

Fizyka cząstek elementarnych i kosmologia są teoriami nierozłącznie związanymi z sobą,

Marzy nam się stworzenie Teorii Ostatecznejczy wtedy znajdziemy odpowiedzi na pytania wyjaśniające status życia i inteligencji?czy znajdziemy w niej uzasadnienie moralności lubjej braku?czy zostanie rozstrzygnięta kwestia dobra i zła, tego co etyczne, a co nie etyczne?czy nastąpi konflikt pomiędzy nauką i religią?a może nauka i religia będą się wzajemnie uzupełniać?

Page 62: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

Ouroborus -ilustruje ścisły związek między „przestrzenią wewnętrzną” –mikroświatem a „przestrzeniązewnętrzną” - wszechświatem

W starożytnej Grecji i Egipcie symboliczny wąż połykający własny ogon, stale sam siępożera i odradza....reprezentujejedność całego bytu, materialnego i duchowego, który nigdy nie znika, lecz stale zmienia się w odwiecznym cyklu zniszczenia i powtórnych narodzin.

Page 63: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

Z pewnością pozostaną pytania egzystencjalne. Pytania o życiu, świadomości religii, etyce i moralności. Pytanie, czy realny jest scenariusz zaproponowany przez M.Tegmarka i J.A.Wheelera (arXiv:quant-ph/0101077).

Wiemy, że doświadczenie Boga jest wydarzeniem równie rzeczywistym, jak doznanie własnej osobowości lub bezpośrednich wrażeń zmysłowych. Ale w czasoprzestrzennym obrazie świata nie ma miejsca na nic takiego. Nie odnajduję Boga nigdzie, ani w czasie , ani w przestrzeni: tak mówi każdy uczciwy przyrodnik. Tym samym ściąga na siebie oskarżenia tych, w których katechizmie jest powiedziane: Bóg jest duchem.

E. Schrödinger, „Czym jest życie”, Pruszyński i S-ka, W-wa,1998.

Page 64: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

Jasnowidztwie, telekinezie, telepatii, astrologii, latających talerzach, uffo, parafizyce, magii, parapsychologii, postrzeganiu pozazmysłowym ......

Czy kiedykolwiek przestaniemy mówić o:

..a może życie nasze byłoby wtedy zbyt nudne.

Page 65: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat

Co obecnie wiemyo Wszechświecie

- makroświatDziękuję za uwagę !

Page 66: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat