Az ősrobbanás elmélete

Hasonló dokumentumok
A világegyetem szerkezete és fejlődése. Összeállította: Kiss László

Csillagászat. A csillagok születése, fejlődése. A világegyetem kialakulása 12/C. -Mészáros Erik -Polányi Kristóf

A világegyetem elképzelt kialakulása.

egyetemi állások a relativitáselmélet általánosítása (1915) napfogyatkozás (1919) az Einstein-mítosz (1920-tól) emigráció 1935: Einstein-Podolsky-

A FÖLD KÖRNYEZETE ÉS A NAPRENDSZER

Trócsányi Zoltán. Kozmológia alapfokon

KÖSZÖNTJÜK HALLGATÓINKAT!

2011 Fizikai Nobel-díj

KÖSZÖNTJÜK HALLGATÓINKAT!

Bevezetés a kozmológiába 1: a Világegyetem tágulása

A KOZMIKUS HÁTTÉRSUGÁRZÁS KUTATÁSÁNAK TÖRTÉNETE ÉS KILÁTÁSAI

Bevezetés a kozmológiába 1: a Világegyetem tágulása

A relativitáselmélet története

Az elemek eredete I.

Az univerzum szerkezete

A Föld helye a Világegyetemben. A Naprendszer

Trócsányi Zoltán. Kozmológia alapfokon

Bevezetés a modern fizika fejezeteibe. 4. (e) Kvantummechanika. Utolsó módosítás: december 3. Dr. Márkus Ferenc BME Fizika Tanszék

Trócsányi Zoltán. Kozmológia alapfokon

Határtalan neutrínók

CERN: a szubatomi részecskék kutatásának európai központja

BevCsil1 (Petrovay) A Föld alakja. Égbolt elfordul világtengely.

Újabb eredmények a kozmológiában

Ősrobbanás: a Világ teremtése?

Hadronok, atommagok, kvarkok

Részecskefizika 2: kozmológia

Az Univerzum kezdeti állapotáról biztosat nem tudunk, elméletekben azonban nincs hiány. A ma leginkább elfogadott modell, amelyet G.

Csillagászati megfigyelések

A sötét anyag és sötét energia rejtélye

Bevezetés a kozmológiába 2: ősrobbanás és vidéke

A LEHETSÉGES VILÁGOK LEGJOBBIKA?

A Világ keletkezése: mese a kozmológiáról

Modern kozmológia. Horváth István. NKE HHK Katonai Logisztikai Intézet Természettudományi Tanszék

Modern fizika vegyes tesztek

Mi az evolúció? Csoport, társadalom: szociológia. Tudat, nyelv: pszichológia. Élő szervezetek: biológia. Vegyületek: kémia

A Lederman-Steinberger-Schwartz-f ele k et neutrn o ks erlet

TRIGONOMETRIKUS PARALLAXIS. Közeli objektum, hosszú bázisvonal nagyobb elmozdulás.

Pósfay Péter. ELTE, Wigner FK Témavezetők: Jakovác Antal, Barnaföldi Gergely G.

Kozmológia és vallás

Bevezetés a kozmológiába 2: ősrobbanás és vidéke

ATOMMAGBAN A VILÁGEGYETEM A KVANTUMMECHANIKA FILOZÓFIÁJA, KÉZZEL FOGHATÓAN

Axion sötét anyag. Katz Sándor. ELTE Elméleti Fizikai Tanszék

Részecskefizikai gyorsítók

Kozmológia egzakt tudomány vagy modern vallás?

2. Rész A kozmikus háttérsugárzás

Nemzetközi Csillagászati és Asztrofizikai Diákolimpia Szakkör Távcsövek és kozmológia Megoldások

Kozmológia: ősrobbanás és teremtés

Bevezetés a részecske fizikába

A világ keletkezése: ősrobbanás és teremtés

Úton az elemi részecskék felé. Atommag és részecskefizika 2. előadás február 16.

Kozmológia: a világ keletkezése ősrobbanás és teremtés

A világ keletkezése: ősrobbanás és teremtés

Az Univerzum szerkezete

Kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás anizotrópiája

A világ keletkezése: Ősrobbanás és teremtés

Kozmikus sugárzás a laborban...?

Bevezetés a kozmológiába 2: ősrobbanás és vidéke

Galaxisfelmérések: az Univerzum térképei. Bevezetés a csillagászatba május 12.

Fekete lyukak, gravitációs hullámok és az Einstein-teleszkóp

Elemi részecskék, kölcsönhatások. Atommag és részecskefizika 4. előadás március 2.

Földünk a világegyetemben

A testek részecskéinek szerkezete

Fizikaverseny, Döntő, Elméleti forduló február 8.

A világ keletkezése: ősrobbanás és teremtés

Kozmológia és vallás - a világ keletkezése: ősrobbanás és teremtés

Válaszok a feltett kérdésekre

Tudomány és áltudomány. Dr. Héjjas István

A sötét anyag nyomában. Krasznahorkay Attila MTA Atomki, Debrecen

FIZIKA. Sugárzunk az elégedettségtől! (Atomfizika) Dr. Seres István

Nukleáris asztrofizika

Big Data: Paradigmaváltás a tudományban? Vagy annál is több?

Kozmikus záporok és észlelésük középiskolákban

Természettudományos Önképző Kör. Helyszín: Berze Nagy János Gimnázium, Kiss Lajos terem V. 25, péntek, 14:45-15:45

Kvarkok. Mag és részecskefizika 2. előadás Február 23. MRF2 Kvarkok, neutrínók

A világ keletkezése. Horváth Dezső.

Az Országos Képzési Jegyzékről és az Országos Képzési Jegyzék módosításának eljárásrendjéről szóló 133/2010. (IV. 22.) Korm.

A galaxisok csoportjai.

a magspin és a mágneses momentum, a kizárási elv (1924) a korrespondencia-elv alkalmazása a diszperziós formulára (1925)

Izotóp geológia: Elemek izotópjainak használata geológiai folyamatok értelmezéséhez.

JÁTSSZUNK RÉSZECSKEFIZIKÁT!

Hogyan lehet meghatározni az égitestek távolságát?

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal

Magfizika szeminárium

A csillagc. Szenkovits Ferenc

Mikrokozmosz - makrokozmosz: hova lett az antianyag?

Az expanziós ködkamra

A modern fizika születése

Részecskegyorsítókkal az Ősrobbanás nyomában

Nukleáris asztrofizika

Paritássértés FIZIKA BSC III. MAG- ÉS RÉSZECSKEFIZIKA SZEMINÁRIUM PARITÁSSÉRTÉS 1

Sugárzások és anyag kölcsönhatása

A világ keletkezése. Horváth Dezső.

BEVEZETÉS A RÉSZECSKEFIZIKÁBA

Kozmológia a modern korban A csillagászat története 2, május 3.

Találkozásaim a fénytudománnyal

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

Fizika 2 (Modern fizika szemlélete) feladatsor

Hogyan termelik a csillagok az energiát?

Mérés: Millikan olajcsepp-kísérlete

A Föld mint fizikai laboratórium

Átírás:

Az ősrobbanás elmélete Kozmológia és kozmogónia Kozmológia: a világmindenséggel mint összefüggő, egységes egésszel, tér- és időbeli szerkezetével, keletkezésével, fejlődésével foglalkozó tudomány. Kozmogónia: az égitestek keletkezésével és fejlődésével foglalkozó tudomány. Newtoni kozmológia Végtelen világegyetem: a végtelen sok csillag miatt világít az égbolt (Olbers) Véges világegyetem: a galaxisoknak közeledniük kell egymáshoz Véges - végtelen Végtelen: matematikai fogalom (pl. pont, szám, stb.) Minden létező dolog véges! Alles, was ist, endet! Erda Barrow könyvei Galaxisok Spirális, elliptikus és szabálytalan rendszerek. A Világegyetem építőelemei. Nap 28 ezer fényév Hubble Edwin Powell HUBBLE 1889-1953 A Doppler-effektus v A Palomar-hegyi 120 cm-es távcső A Tejútrendszer Átmérő: 100 ezer fényév 150 milliárd csillag 1924: az extragalaktikus távolságok kimutatása (Andromeda-köd) 1925: 40 galaxis sebességének megmérése 1929: a Hubble-törvény felfedezése álló hullámforrás mozgó Összeállította: Juhász Tibor 1

A Doppler-effektus A galaxisok színképe λ laboratórium z = λ/λ = v/c c = 3 10 5 km/s λ v = c λ/λ v = c z galaxis 78 78 1000 1400 2500 3960 A Hubbleállandó H = v/r: 15,38 15,40 15,71 15,76 15,30 km/s/millió fényév millió fényév km/s 60000 40000 A Hubble-törvény v ~ R, H = v/r = 15 km/s/millió fényév 15 < H< 30 km/s/millió fényév H 20 km/s/millió fényév R = v/h sebesség távolság A Hubbleállandó km/s/mpc km/s/millió fév 63 19,3 70 21,5 77 23,6 A galaxisok távolodnak egymástól 20000 millió fényév 0 0 1000 2000 3000 4000 A Hubble-űrtávcső egyik legfontosabb célja a Hubble-állandó minél pontosabb meghatározása volt. A mérések alapján a Hubble-állandó értéke: H = 21,5 km/s/millió fényév ±10 % WMAP (2010): H = 21,60 km/s/millió fényév ± 0,43 km/s/mfv (2%) idő A legtávolabbi galaxis (2004) A kozmosz infravörös fényben Lyman-alfa Intenzitás Lyman-alfa λ(µm) z = 10,0 r = 13,23 milliárd fév v = 98,36% c = 295082 km/s t = 470 millió év z = 10,0 v = 98,36% c = 295082 km/s r = 13,2 milliárd fényév T = 480 millió év Minigalaxis(~ 1% Tejútrendszer) Hubble-űrtávcső (8 nap, 111 keringés) A legtávolabbi galaxis (2011) λ(µm) A Herschel-űrtávcső felvétele Összeállította: Juhász Tibor 2

Sebesség és átmérő Az égitest átmérőjének megfelelő távolság megtételéhez szükséges idő Égitest: Átmérő: Sebesség: Idő: Föld 12700 km 30 km/s 7 perc Nap 1,4 millió km 225 km/s 1 óra 40 perc galaxis 100 ezer fényév 30 ezer km/s 1 millió év galaxis 100 ezer fényév ~ fénysebesség 100 ezer év A táguló Világegyetem T = R/v (idő = út/sebesség) Hubble: v ~ R, H = v/r = 20 km/s/millió fényév R 6 1millió fényév 10 300000 km/s 1év 9 T = = = 15 10 év 20 km/s 20 km/s WMAP 2001 (2010): 13,75 ± 0,11 milliárd év (0,8%) v Ősrobbanás Georg Lemaître, 1929: A Világegyetem végtelenül kicsi és végtelenül görbült volt, az összes anyag és energia egy pontban zsúfolódott össze. Arthur Eddington, 1933: az első komoly számítások Fred Hoyle, 1950: csúfnév: Nagy Bumm (Big Bang) Hélium: Kozmikus nukleoszintézis aránya 25% (a csillagok csak 10%-ot termeltek meg) Gamow, 1946: a héliumtöbblet magyarázata a forró Univerzum elméletének kidolgozása jelenleg ~ 3 K a hőmérséklet George GAMOW 1904-1968 A kozmikus háttérsugárzás Arno A. PENZIAS (1933- ) és Robert W. WILSON (1936- ) 1965: Bell Telephone Laboratories, a kommunikációs műholdak mikrohullámú összeköttetése (galambok az antennában) 1978: Nobel-díj A háttérsugárzás izotrópiája 0,01%-os fluktuációk -0,273 mk +0,273 mk T = 2,725 K Nincsenek csillagok, galaxisok (WMAP) COBE Minek nevezzelek? Sky and Telescope, 1993: 13099 javaslat A leggyakoribb javaslatok: Teremtés, Genezis, Space-Time Zero (téridő-nulla) Mítoszokhoz kapcsolódó kifejezések: Fatqu al-ratqu (arabul: az Univerzum állapota a teremtés előtt) Nevekhez kapcsolódó kifejezések: Hubble Bubble (Hubble-buborék) Planck Point (Planck-pont) Origin of the Space-ies (a terek eredete, Darwin: Origin of the Species: a fajok eredete) Szójátékok mozaikszavakkal: DREAM (álom, ábránd): Definitive Realization of Energy and Matter (az energia és az anyag végleges létrejötte) MOM (anyuci): Mother of Matter (az anyag anyja) Big TOE (nagy lábujj): Big Theory of Everything (a mindenség nagy elmélete) Számítástechnikai jellegű kifejezések: Big Boot (a nagy bekapcsolás) God s Log-On (Isten bejelentkezése) Tréfás kifejezések: Jurassic Quark Mi történik, ha megnyomom ezt a gombot? Phil Withair: még semmit sem neveztek el rólam Phil Withair Day (Phil Withair napja) A győztes: Fred Hoyle Összeállította: Juhász Tibor 3

A forró Univerzum Világegyetem-gáz A múltban: kisebb méret nagyobb hőmérséklet nagyobb sűrűség Például: Párképződés annihiláció anti részecske részecske részecske γ + γ elektron + antielektron (pozitron) antirészecske elektron pozitron Buborékkamra felvétel annihiláció párképződés pozitron Wolfgang Pauli és George Gamow γ + γ proton + antiproton FermiLab A párképződés feltétele E = E részecske h ν k T = m c 2 T = m c 2 / k k = 1,38 10-23 J/K c = 3 10 8 m/s Például m: T: elektron: 9,1 10 - kg 6 10 9 K proton: 1,67 10-27 kg 10 13 K Részecskegyorsítók 9 km A világ legnagyobb részecskegyorsítója: a CERN a francia-svájci határon A LEP alagútja A Nagy Elektron-Pozitron Ütköző (LEP) 27 km kerületű gyűrűje 100 m mélyen van a föld alatt. Egy kísérlet során 10 12 részecskét gyorsítanak fel. A részecskék 12 óra alatt 500 milliószor futnak körbe. Ezzel akkora energiára tesznek szert, amely 10 15 K hőmérsékletnek felel meg. Jelenleg tervezik (előgyorsítással) a 10 16 K elérését (szabad kvarkok). A kezdet t = 0 d = 0 T= ρ= ŐSROBBANÁS??? t = 10-10 s d = 6 cm T=10 15 K ρ=10 33 kg/m 3 HADRONKORSZAK Hadronkorszak t = 10-10 s d = 6 cm T = 10 15 K ρ = 10 33 kg/m 3 nehéz elemi részek (hadronok, pl. protonok, neutronok) létrejötte és megsemmisülése t = 10-5 s d = 6 km T = 10 12 K ρ = 10 17 kg/m 3 A hadronkorszak vége 10 12 K alatt új hadronok nem keletkeznek, a meglévők antirészecske párjukkal találkozva megsemmisülnek (okká alakulnak) a korszak végére eltűnnek a hadronok Összeállította: Juhász Tibor 4

Leptonkorszak t = 10-5 s d = 6 km T = 10 12 K ρ = 10 14 t/m 3 könnyű elemi részek (leptonok, pl. elektronok, pozitronok) létrejötte és megsemmisülése a korszak végére eltűnnek a leptonok t = 10 s d = 6 millió km T = 10 10 K ρ = 10 ezer t/m 3 A sugárzási kor A Wilkinson-műhold t = 10 s d = 6 millió km T = 10 10 K ρ = 10 ezer t/m 3 gyakorlatilag eltűnik az anyag, csak ok és neutrinók maradnak köbméterenként 500 millió, 500 millió neutrinó, 1 proton, 1 neutron, 1 elektron a korszak végén keletkezik a kozmikus háttérsugárzás (átlátszó lesz a Világegyetem) t = 300000 év d = 600000 fév T = 3000 K ρ = 10-18 kg/m 3 Start: 2001. 1,5 millió km-re a Földtől WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) WMAP-térkép Nukleoszintézis Csillagkor t = 300000 év d = 600000 fév T = 3000 K ρ = 10-18 kg/m 3 a maradék anyag kezd meghatározóvá válni (2010) 10 s - 10 perc: 75 % H, 25 % 4 He nyomokban 2 H, 3 He, Li, Be, B kialakulnak a galaxisok és a csillagok t = 15 10 9 év d = 30 10 9 fév T = 3 K ρ = 10-27 kg/m 3 JELEN A csillagkor története s ö t é t Ősrobbanás JANUÁR Kozmikus naptár FEBRUÁR MÁRCIUS ÁPRILIS 9 19 10 20 A Tejútrendszer MÁJUS JÚNIUS A légköri oxigén Az első fák kambrium Az első szárazföldi növények és hüllők 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Az első dinoszauruszoszok, elterjednek az emlősök Délután: kihalnak a dinoszauru- Este: megjelennek a főemlősök k o ősrobbanás r kozmikus háttérsugárzás az első csillagok az első galaxisok Tejútrendszer Naprendszer JÚLIUS AUGUSZTUS SZEPTEMBER OKTÓBER NOVEMBER JÚLIUS AUGUSZTUS SZEPTEMBER OKTÓBER NOVEMBER jelenkor 0 0,0003 0,3 1 5 10 15 milliárd év A Naprendszer Élet a Földön A nemek A légköri oxigén A Naprendszer Élet a Földön A nemek A légköri oxigén Összeállította: Juhász Tibor 5

A légköri oxigén Az első fák kambrium Az első szárazföldi növények és hüllők 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Az első dinoszauruszoszok, elterjednek az emlősök Délután: kihalnak a dinoszauru- Este: megjelennek a főemlősök 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 Az utolsó 10 perc A korai Homo Sapiens A neandervölgyi ember Az utolsó 10 másodperc: az emberiség történelme Összeállította: Juhász Tibor 6