Астрономия и фундаментальная физика |
История астрономии | ||
<< Математики и их вклад в развитие астрономии | Экзопланеты: мир иных миров >> |
Автор: sergepolar. Чтобы познакомиться с картинкой полного размера, нажмите на её эскиз. Чтобы можно было использовать все картинки для урока астрономии, скачайте бесплатно презентацию «Астрономия и фундаментальная физика.ppt» со всеми картинками в zip-архиве размером 6559 КБ.
Сл | Текст | Сл | Текст |
1 | Астрономия и фундаментальная физика. | 27 | ускорители, активно использовали потенциал |
Сергей Попов (ГАИШ МГУ). | космических лучей. Несколько крупнейших | ||
2 | Почему астрономия? Лаборатория | открытий было сделано с помощью наблюдений | |
размером 1028 см Экстремальная гравитация | КЛ. Например, так в 1932 году Карлом | ||
(черные дыры) Высокие плотности и | Андерсоном был открыт позитрон. В 1936 г. | ||
магнитные поля (нейтронные звезды) Энергии | он же открыл мюоны, исследуя космические | ||
частиц, недостижимые на ускорителях | лучи. | ||
(космические лучи) Экзотические частицы и | 28 | О чем рассказывают космические лучи и | |
поля (темная материя, темная энергия). | почему они важны. 1. Новый канал | ||
Поэтому, хотя зачастую данные астрономии | информации. 2. Вопрос о происхождении и | ||
не столь «прямые», как данные лабораторных | эволюции. 3. Открытие новых частиц. | ||
экспериментов, приходится с этим мириться, | Естественные ускорители. 4. В Галактике КЛ | ||
ибо многие параметры пока недостижимы на | динамически важны. Их плотность энергии | ||
земных установках. | порядка энергии магнитного поля и тепловой | ||
3 | Множество разных подходов. Космические | энергии газа. | |
лучи Внутреннее строение нейтронных звезд | 29 | Спектр космических лучей. На 90% | |
Кварковое вещество Магнитары Космология. | космические лучи состоят из протонов, на | ||
Темная энергия Темное вещество Многомерие. | 10% - из альфа-частиц, остальное – более | ||
Теория тяготения Модели ранней вселенной | тяжелые ядра, электроны, и тд. Для | ||
Проверки ОТО. Черные дыры Нарушение | первичных КЛ у Земли: I=0.2-0.3 | ||
лоренц-инвариантности Нейтрино | частиц/(см2 с ср) N=10-10 частиц/см3 | ||
Гравитационные волны. | W=10-12 эрг/см3=1 эВ/см3. Первичные КЛ | ||
4 | Альтернативные теории гравитации. | поверхности Земли практически никогда не | |
Постоянно продолжаются работы по | достигают (лишь около 1%). Вторичные | ||
разработке более фундаментальных теорий | частицы: на 70% мюоны и на 30% электроны и | ||
гравитации, чем ОТО. Однако важно | позитроны. | ||
оставаться в контакте с экспериментом и | 30 | ГЗК завал в спектре. Взаимодействие КЛ | |
наблюдениями. В солнечной системе возможны | с фотонами реликтового излучения и ИК | ||
тесты только в пределе «слабого поля». | фотонами. Грейзен-Зацепин-Кузьмин. 60-е | ||
Сильные поля существуют в непосредственной | гг. | ||
окрестности нейтронных звезд и черных дыр. | 31 | Вопрос о происхождении. Происхождение | |
Пока все ОТО проходит все проверки. Одни | космических лучей сверхвысоких энергий (и | ||
из наиболее точных тестов связаны с | даже их состав) до сих пор остается | ||
наблюдением двойных радиопульсаров и с | неизвестным. Ускорение Распад | ||
наблюдениями в Солнечной системе. | сверхмассивных частиц. Если распад частиц, | ||
5 | Тесты теорий гравитации. Необходимы | то интересна их связь с темных веществом. | |
проверки в разных режимах. Наиболее | Если ускорение, то интересно, что же это | ||
сильные тесты связаны с наблюдением | за источники. Для решения этих вопросов | ||
поведения материи вблизи нейтронных звезд | строят новые крупные обсерватории. | ||
и черных дыр. Кривизна. Гравпотенциал. НЗ | 32 | Обсерватория им. Оже. | |
в двойных. ЧД в двойных. Gravity Probe B. | http://www.auger.org. | ||
Аяг. Двойной PSR. Луна. Меркурий. | 33 | Задачи для Оже. Спектр Состав | |
6 | Диски вокруг черных дыр: взгляд со | (протоны, фотоны, ядра) Направления | |
стороны. Температура диска. Диск при | прихода. Анизотропия? Источники? Два типа | ||
наблюдении издалека Слева: не вращающаяся | детекторов: флуоресцентные и черенковские | ||
ЧД Справа: вращающаяся ЧД. | Около 10% событий регистрируется сразу | ||
http://web.pd.astro.it/calvani/. | двумя методами (флуоресцентные работают | ||
7 | Линия в аккреционном диске. | только ясными безлунными ночами). | |
8 | Линии и вращение черных дыр. Данные | 34 | Черенковские детекторы. |
XMM-Newton. Тот факт, что линия «залезает» | 35 | Флуоресцентные детекторы. | |
в красную сторону ниже 4 кэВ, говорит о | 36 | Космические проекты. Возможно, что | |
том, что ЧД быстро вращается (диск | следующим шагом в изучении космических | ||
подходит ближе шести радиусов | лучей сверхвысоких энергий будет запуск | ||
Шварцшильда). | специальных космических аппаратов. | ||
9 | Многомерие. Некоторые современные | 37 | Нейтронные звезды – экстремальные |
теории оперируют более чем тремя | источники. Сверхсильные магнитные поля | ||
пространственными измерениями. Обнаружение | (больше швингеровского) Сильная гравитация | ||
дополнительных измерений возможно или на | (радиус порядка 3-4 шварцшильдовских) | ||
малых масштабах, или на очень больших. В | Сверхплотное вещество (в центре плотность | ||
последнем случае речь идет об | в несколько раз выше ядерной). | ||
астрономических наблюдениях. | 38 | Магнитары. dE/dt > dErot/dt По | |
10 | Состав вселенной. Неизвестные частицы | определению: расходуется энергия | |
Нейтралино? Аксионы? Неизвестные поля или | магнитного поля НЗ P-Pdot Прямые измерения | ||
вакуум. | магн. поля (циклотронные линии). Магнитные | ||
11 | Темное вещество. Сталкивающиеся | поля 1014–1015 Гс. | |
скопления галактик 1E 0657-56 (Bullet | 39 | Процессы в сильном поле. В сильном | |
cluster). | магнитном поле могут эффективно идти | ||
12 | Столкновение скоплений галактик. | процессы, которые в слабых полях | |
13 | Прямые поиски темной материи в | маловероятны или невозможны. «Сильное» | |
лабораториях на Земле. Эксперимент | поле – это более ~4 1013 Гс. Фотон может | ||
DAMA/LIBRA. | распадаться на два. Кроме того, даже | ||
14 | Поиски следов аннигиляции. Избыток | фотоны с низкой энергией могут порождать | |
позитронов. Приборы Pamela. | электрон-позитронные пары. | ||
15 | GLAST/Fermi. В 2008 году состоялся | 40 | Фазовая диаграмма. Разные участки |
успешный запуск гамма-обсерватории GLAST, | фазовой диаграммы можно исследовать с | ||
получившей затем имя Fermi. Одной из | помощью ускорителей, с помощью расчетов на | ||
важнейших задач этого проекта является | суперкомпьютерах, и с помощью наблюдений | ||
обнаружение гамма-лучей, возникающих при | компактных объектов. Все эти виды | ||
аннигиляции частиц темного вещества. Не | исследования не дублируют, а дополняют | ||
исключено, что именно данные с Fermi | друг друга. | ||
сыграют ключевую роль в разгадке тайны | 41 | Нейтронные звезды. Радиус 10 км Масса | |
темной материи. Пока Fermi не видит явного | 1-2 солнечной Плотность порядка ядерной | ||
сигнала, Связанного с аннигиляцией частиц | Сильные магнитные поля. | ||
темной материи. Логотип проекта GLAST, | 42 | Нейтронные звезды «с разных точек | |
который переименован в честь Энрико Ферми. | зрения». Обычные нейтронные звезды Пионный | ||
16 | Поиск следов аннигиляции - 2. Поиск | конденсат Каонный конденсат Странные | |
гамма-квантов, образующихся в результате | звезды Гиперонные звезды Гибридные звезды. | ||
аннигиляции частиц темной материи в нашей | 43 | Столкновения ядер атомов золота. | |
Галактике. Поток будет больше от | 44 | Экспериментальные результаты, их | |
центральной части нашего звездного | сравнение с теорией и НЗ. Вещество | ||
острова. | нейтронных звезд не похоже на вещество | ||
17 | Темная энергия. Целый комплекс данных | сталкивающихся ядер. Асимметрия (нейтронов | |
указывает на то, что сейчас вселенная | намного больше, чем протонов). 1 Mev/fm3 = | ||
расширяется ускоренно. Введено понятие | 1.6 1032 Pa. | ||
темная энергия. Ее природа остается | 45 | Астрофизические измерения. Масса | |
неясной: свойство вакуума или неизвестное | Радиус Красное смещение (M/R) Температура | ||
поле. Для изучения астрофизических | Момент инерции Гравитационная и барионная | ||
проявлений темной энергии будут созданы | массы Предельное вращ. В двойных, особенно | ||
специальные спутники и реализованы | с радиопульсарами. В будущем – и по | ||
наземные проекты: Обзоры для поиска | линзированию. У одиночных остывающих НЗ, у | ||
сверхновых (спутники и наземные программы) | барстеров в двойных, у двойных с QPO. По | ||
Наблюдения скоплений галактик | наблюдениям спектральных линий. Одиночные | ||
(рентгеновские обзоры на спутниках) | остывающие НЗ и некоторые двойные (прогрев | ||
Крупномасштабная структура (обзоры | коры). По радиопульсарам (в будущем). В | ||
галактик). | системах из двух нейтронных звезд, если | ||
18 | Нарушение лоренц-инвариантности. В | будут хорошие данные по звездам. | |
ряде теорий скорость света квантов | Миллисекундные пульсары. | ||
электромагнитного излучения зависит от их | 46 | Массы нейтронных звезд и белых | |
энергии (и, соответственно, отличается от | карликов. Бурые калики, Планеты. | ||
«обычной» скорости света). t. t. | Нейтронные звезды. Белые карлики. c. | ||
Соответственно, импульс от далекого | Максимальная масса НЗ. Максимальная масса | ||
источника будет расплываться, т.к. импульс | БК. Минимальная масса НЗ. | ||
сформирован фотонами с разной энергией. | 47 | Lattimer & Prakash (2004). | |
Наиболее перспективно наблюдать | 48 | Масса PSR J0737-3039. Наиболее точные | |
гамма-источники. E. | значения. Это очень тесная система, где | ||
19 | Фотоны и квантовая пена. Изменение | наблюдается два радиопульсара. | |
скорости распространения электро-магнитных | 49 | Двойной пульсар J0737-3039. Мы видим | |
волн происходит из-за взаимодействия | систему почти с ребра. | ||
фотонов с квантовой пеной. По наблюдениям | 50 | Страпельки. Кварковое вещество – | |
дается ограничение на EQG. Необходимо | «самодостаточно». Для его устойчивости не | ||
наблюдать далекие источники на возможно | нужна гравитация. Т.е., могут существовать | ||
больших энергиях. | как странные звезды, Так и маленькие | ||
20 | Поиски. Пока наблюдения дают лишь | комочки, капельки. Страпельки могут | |
верхние пределы. Для поисков используются | встречаться в космических лучах. Это будут | ||
наземные и космические гамма-телескопы. | частицы с большой массой, но с зарядом | ||
Наблюдают блазары и гамма-всплески. | относительно небольшим. | ||
21 | Нейтринная астрофизика. Нейтрино от | 51 | Странная кварковая эпидемия. Если в |
Солнца. Нейтрино от взрывов сверхновых. | недрах компактных объектов есть кварковое | ||
22 | Наблюдения нейтрино. Эксперимент | вещество, то после слияний оно будет | |
AMANDA в Антарктиде. | выбрасываться. Далее, страпельки могут | ||
23 | Гравитационные волны. Предсказаны | попадать в другие нейтронные звезды, | |
Общей теорией относительности. Возникают | превращая их в кварковые. | ||
при слиянии нейтронных звезд и черных дыр. | 52 | Заключение. Есть много примеров того, | |
А также при вращении нейтронных звезд и | что астрономические наблюдения оказываются | ||
при эволюции тесных двойных звезд. | незаменимым методом проверки и изучения | ||
(подробнее см. «Вокруг света» N2 2007) | физических законов. Теории гравитации | ||
www.vokrugsveta.ru. | Вещество в экстремальных условиях Очень | ||
24 | Детекторы гравитационных волн. | высокие энергии Очень редкие процессы | |
Эксперимент LIGO. Первый детектор Вебера. | Большие масштабы. Пока прогресс во многих | ||
25 | Космические лучи высоких энергий. Из | областях возможен только с использованием | |
космоса регулярно прилетают частицы | данных о наблюдениях небесных объектов. | ||
высоких энергий. Это еще один канал | 53 | Что почитать. Астрономия и физика. | |
информации о вселенной, И еще одна | «Русский Репортер» 2008 | ||
загадка. | http://www.expert.ru/printissues/russian_r | ||
26 | История. 1912: Виктор Гесс (Victor | porter/2008/42/nebestnye_kollaydery/ | |
Hess) Нобелевская премия 1936 г. Изучение | Космические лучи сверхвысоких энергий. | ||
космических лучей составило как бы | «Вокруг света» 2007 | ||
отдельное научное направление на стыке | http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/3869/ | ||
физики частиц и астрофизики. Постоянно | Поиск гравитационных волн. Вокруг света | ||
появляются новые установки как наземные, | 2007 | ||
так и космические. Поток у Земли | http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/3003/ | ||
составляет порядка 0.2 частицы за секунду | Космология. Вокруг света 2006 | ||
на квадратный сантиметр со стерадиана. | http://www.vokrugsveta.ru/vs/article/2557/ | ||
Основной вклад вносят как раз частицы с | Темная материя. Вокруг света | ||
относительно низкой энергией (1-10 ГэВ). | http://www.vokrugsveta.ru/telegraph/cosmos | ||
Ниже 1 ГэВ – уже не космические лучи, а | 621/ Нейтронные звезды. Элементы.ру | ||
солнечные. 1 ГэВ – масса протона. | http://elementy.ru/lib/430655 Магнитары. | ||
27 | Ускорители для бедных. До конца 50-х | Элементы.ру http://elementy.ru/lib/25574. | |
гг. физики, пока у них не появились мощные | |||
Астрономия и фундаментальная физика.ppt |
«Достижения астрономии» - Отклонение орбиты Меркурия 1853 г. - Леверье директор Парижской обсерватории. Публикация. Открытие Нептуна В начале лета 1843 г. – первые расчеты орбиты. Спутник Проциона – 1896 г. – Джон Шаберле – 13 зв.вел. Систематические ошибки. “Личное уравнение”. Кольцо астероидов. Первый директор – В.Я.Струве.
«Астрономия Солнечная система» - Астрономия Солнечная система: Меркурий. Универсальный календарь-конвертер http://emr.cs.uiuc.edu/home/reingold/. Секторное магнитного поле Солнца. Астрономия Солнечная система и другие планетные системы. Астрономия Методы определения расстояний - небесная механика. Время сейчас http://www.time.gov/.
«Астрономия планеты» - Планеты. Сравнительная характеристика. Планеты земной группы. Почему температуры планет- гигантов очень низки (меньше 100С)? Какие формы рельефа характерны для поверхности большинства спутников планет? Какие наблюдения доказывают, что кольца Сатурна не являются сплошными? Физический диктант. Каково внутреннее строение планет- гигантов?
«История астрономии» - История астрономии Эллинистический период. Кеплерова орбита. “Ионийское пробуждение”. Эратосфен Радиус Земли. Деферент - ?. Додекаэдр. История астрономии Астрономия в Греции в IV – III вв. до н.э. Эквант. Эпицикл -?. Ошибки в схеме бисекции угла. Ошибки в гипотезе простого эксцентриситета. История астрономии Начала астрономии в античной Греции (VIII – V вв. до н.э.).
«Астрономия и математика» - Pierre-Simon Laplace) 23 марта 1749 — 5 марта 1827. Пьер-Симо?н Лапла?с (фр. Фигуры устойчивости «Общая задача об устойчивости движения». Алекса?ндр Миха?йлович Ляпуно?в 25 мая (6 июня) 1857 — 3 ноября 1918. Ряды Фурье. Математика в астрономии и астрономия в математике. Galileo Galilei) 15 февраля 1564 — 8 января 1642.
«Об астрономии» - Солнце - наша звезда. Солнце и движущиеся вокруг него планеты образуют Солнечную систему. Древняя обсерватория Стоунхедж. Крабовидная туманность в различных диапазонах длин волн. Астрономия. Телескопы на Мауна Кеа. Галактика М32. Солнечный телескоп МакМас-Пирс. Астрономия – древнейшая наука. Древо астрономических знаний.