co obecnie wiemy o wszechświecie - makroświat
TRANSCRIPT
![Page 1: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/1.jpg)
![Page 2: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/2.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/3.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/4.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/5.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/6.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/7.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/8.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/9.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/10.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/11.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/12.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/13.jpg)
![Page 14: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/14.jpg)
![Page 15: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/15.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/16.jpg)
![Page 17: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/17.jpg)
Ludzie od zawsze
pragnęli zrozumieć
pochodzenieWszechświata
![Page 18: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/18.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/19.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/20.jpg)
Obecny Wszechświat
jest niewobrażalniewielki
![Page 21: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/21.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/22.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/23.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/24.jpg)
Obserwujemy około 100 miliardów galaktyk wielkości Drogi Mlecznej
Czy wszystko obserwujemy?
![Page 25: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/25.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/26.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/27.jpg)
Standardowy model
kosmologiczny
![Page 28: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/28.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/29.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/30.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/31.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/32.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/33.jpg)
M .
.
.
.
..
Długość fali fotonu ( a więc jego energia) rośnie w raz z ekspansją Wszechświata
![Page 34: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/34.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/35.jpg)
Śledzimy etapy
powstawaniaobecnego
Wszechświata
![Page 36: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/36.jpg)
![Page 37: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/37.jpg)
Era Plancka43t < 10 sek−
32 0T > 10 K
Pianka czasoprzestrzenna,
Mini czarne dziury,
Tunele czasoprzestrzenna
![Page 38: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/38.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/39.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/40.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/41.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/42.jpg)
Cząstki we Wszechświecie
liczb
a/cm
3
protony elektrony
neutronyciemnamateria
fotony neutrina
Przed Po
![Page 43: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/43.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/44.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/45.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/46.jpg)
UU dd
![Page 47: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/47.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/48.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/49.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/50.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/51.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/52.jpg)
Penzias i Wilson (1965)
COBE (1992)
WMAP (2003)
══►
══►
══►
ΔT/T = 10-5
![Page 53: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/53.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/54.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/55.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/56.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/57.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/58.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/59.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/60.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/61.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/62.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/63.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/64.jpg)
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](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/65.jpg)
Co obecnie wiemyo Wszechświecie
- makroświatDziękuję za uwagę !
![Page 66: Co obecnie wiemy o Wszechświecie - makroświat](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062401/587604951a28abd4788bdd6c/html5/thumbnails/66.jpg)