Астрономия
<<  Введение в космологию Астрономия  >>
Введение в космологию
Введение в космологию
Эволюцию мира можно сравнить с фейервер-ком, который мы увидели только
Эволюцию мира можно сравнить с фейервер-ком, который мы увидели только
3 лекция Теория Большого Взрыва (1)
3 лекция Теория Большого Взрыва (1)
Горячая Вселенная
Горячая Вселенная
Горячая Вселенная
Горячая Вселенная
Горячая Вселенная
Горячая Вселенная
Реликтовое излучение
Реликтовое излучение
Горячая Вселенная
Горячая Вселенная
Горячая Вселенная
Горячая Вселенная
Горячая Вселенная
Горячая Вселенная
Термодинамическое равновесие
Термодинамическое равновесие
Термодинамическое равновесие
Термодинамическое равновесие
Горячая Вселенная
Горячая Вселенная
Горячая Вселенная
Горячая Вселенная
Горячая Вселенная
Горячая Вселенная
3 лекция Теория Большого Взрыва (1)
3 лекция Теория Большого Взрыва (1)
Наблюдения ранней Вселенной
Наблюдения ранней Вселенной
Химический состав Вселенной
Химический состав Вселенной
Химический состав Вселенной
Химический состав Вселенной
Химический состав Вселенной
Химический состав Вселенной
Химический состав Вселенной
Химический состав Вселенной
Введение в космологию
Введение в космологию
Наблюдения ранней Вселенной
Наблюдения ранней Вселенной
Частицы и античастицы
Частицы и античастицы
Частицы и античастицы
Частицы и античастицы
Барионная асимметрия
Барионная асимметрия
Барионная асимметрия
Барионная асимметрия
Наблюдения ранней Вселенной
Наблюдения ранней Вселенной
Реликтовое излучение
Реликтовое излучение
Относительное число барионов
Относительное число барионов
Относительное число барионов
Относительное число барионов
Относительное число барионов
Относительное число барионов
Относительное число барионов
Относительное число барионов
Барионная асимметрия
Барионная асимметрия
Реликтовое излучение
Реликтовое излучение
Реликтовое излучение
Реликтовое излучение
Реликтовое излучение
Реликтовое излучение
Реликтовое излучение
Реликтовое излучение
Реликтовое излучение
Реликтовое излучение
Реликтовое излучение
Реликтовое излучение
Karstais Visums
Karstais Visums
Наблюдения ранней Вселенной
Наблюдения ранней Вселенной
Magn?tiskie monopoli
Magn?tiskie monopoli
Magn?tiskie monopoli
Magn?tiskie monopoli
Наблюдения ранней Вселенной
Наблюдения ранней Вселенной
Telpas liekums
Telpas liekums
Telpas liekums
Telpas liekums
Telpas liekums
Telpas liekums
Telpas liekums
Telpas liekums
Telpas liekums
Telpas liekums
Наблюдения ранней Вселенной
Наблюдения ранней Вселенной
Vielas homogenit
Vielas homogenit
Vielas homogenit
Vielas homogenit
Vielas homogenit
Vielas homogenit
Teor?tisk
Teor?tisk
Element
Element
Mijiedarb
Mijiedarb
Fundament
Fundament
Fundament
Fundament
Fundament
Fundament
Kvarki
Kvarki
Kvarki
Kvarki
Element
Element
Nenoteikt
Nenoteikt
Nenoteikt
Nenoteikt
Fizik?ls vakuums
Fizik?ls vakuums
Fizik?ls vakuums
Fizik?ls vakuums
Fizik?ls vakuums
Fizik?ls vakuums
Fizik?ls vakuums
Fizik?ls vakuums
3 лекция Теория Большого Взрыва (1)
3 лекция Теория Большого Взрыва (1)
Visuma ra
Visuma ra
Tunel?
Tunel?
Tunel?
Tunel?
Sf?ras pols
Sf?ras pols
Sf?ras pols
Sf?ras pols
3 лекция Теория Большого Взрыва (1)
3 лекция Теория Большого Взрыва (1)
Kvantu gravit
Kvantu gravit
Planka
Planka
Planka
Planka
Mijiedarb
Mijiedarb
Reliktie gravitoni
Reliktie gravitoni
Izple?anas s
Izple?anas s
3 лекция Теория Большого Взрыва (1)
3 лекция Теория Большого Взрыва (1)
Izple?an
Izple?an
Izple?an
Izple?an
Infl?cija
Infl?cija
Infl?cija
Infl?cija
Infl?cija
Infl?cija
Infl?cija
Infl?cija
Infl?cija
Infl?cija
Infl?cija
Infl?cija
Infl?cija
Infl?cija
Infl?cija
Infl?cija
Infl?cija
Infl?cija
Haotisk
Haotisk
Haotisk
Haotisk
Haotisk
Haotisk
Haotisk
Haotisk
Haotisk
Haotisk
P?rtraukums
P?rtraukums

Презентация: «Введение в космологию». Автор: D. Docenko. Файл: «Введение в космологию.ppt». Размер zip-архива: 611 КБ.

Введение в космологию

содержание презентации «Введение в космологию.ppt»
СлайдТекст
1 Введение в космологию

Введение в космологию

Наука о возникновении и развитии Вселенной

Дмитрий Доценко dima@latnet.lv 2003

2 Эволюцию мира можно сравнить с фейервер-ком, который мы увидели только

Эволюцию мира можно сравнить с фейервер-ком, который мы увидели только

тогда, когда он уже завершается: несколько красных угольков, пепел и дым. Стоя на остывающем пепле, мы видим медленно угасающие солнца и пытаемся представить себе исчезнувшую красоту начала миров.

Жорж Леметр

3 3 лекция Теория Большого Взрыва (1)

3 лекция Теория Большого Взрыва (1)

Модель горячей Вселенной Экспериментальная база и теоретические основы процессов ранней Вселенной Начало эволюции Вселенной Эра Планка Инфляция

4 Горячая Вселенная

Горячая Вселенная

Сейчас во Вселенной в основном энергия выделяется только из звёзд Из этого нельзя выяснить, была ли Вселенная в начале своего существования горячей или холодной Но если она была горячей, то должно остаться реликтовое излучение, которое в начале расширения доминировало( падает быстрее, чем для вещества)

5 Горячая Вселенная

Горячая Вселенная

В 1940-х годах Г. Гамов создал теорию горячего Большого Взрыва Он предсказал сущест-вование реликтового излучения с темпера-турой около 5 К Разработал теорию космологического нуклеосинтеза

Георгий Гамов (1904-1968)

6 Горячая Вселенная

Горячая Вселенная

И реликтовое излучение действительно было найдено!!!

7 Реликтовое излучение

Реликтовое излучение

В 1965 году его случайно обнаружи- ли радиоастрономы Арно Пензиас и Роберт Вильсон. Измерения показали, что сейчас его температура составляет 2.725 ± 0.002 K

8 Горячая Вселенная

Горячая Вселенная

Так как плотность энергии излучения при расширении Вселенной падает быстрее, чем для вещества, то когда-то излучение доминировало над веществом. Чем моложе была Вселенная, тем выше была температура этого излучения (T ~ t-1/2) Итак, в прошлом температура Всленной была весьма высокой

9 Горячая Вселенная

Горячая Вселенная

Высокие температуры означают близкие и энергетические столкновения элементарных частиц Чтобы их описать, нужно изучить теорию элементарных частиц Это интересно – для понимания физики Вселенной (макрофизики) нужно знать и понимать микрофизику!

10 Горячая Вселенная

Горячая Вселенная

Мы упомянули «температуру Вселенной». Но имеет ли это понятие смысл? О температуре говорят, когда среда (вещество, излучение) находится в термодинамическом (ТД) равновесии Покажем, что все частицы (и фотоны, как тип частиц) в ранней Вселенной находились в ТД равновесии

11 Термодинамическое равновесие

Термодинамическое равновесие

Тип частиц находится в ТД равновесии, если время меж столкновениями много меньше характерного времени расшире-ния Вселенной ? << H-1 Из стат. физики знаем, что время свобод-ного полета есть , где ? - площадь поперечного сечения, n – концентрация, и v - скорость частиц.

12 Термодинамическое равновесие

Термодинамическое равновесие

Тогда , где ?(T) – возраста-ющая функция (из эксперимента) С другой стороны, растёт медленнее, чем ? Это и означает, что каждый тип частиц в отдельности и все они вместе в начале расширения находились в ТД равновесии

13 Горячая Вселенная

Горячая Вселенная

Далее нам часто придется измерять энергию в единицах температуры, массы и эВ. Переходные формулы следующие: T = E / kB m = E / c2 U = E / e

14 Горячая Вселенная

Горячая Вселенная

Отсюда получим соотношения: 1 эВ = 1.602·10-19 Дж 1 МэВ = 106 eV, 1 ГэВ = 109 эВ 1 эВ соответствует 1.16 ·104 К 1 МэВ соответствует 1.78·10-27 кг

15 Горячая Вселенная

Горячая Вселенная

Итак, основные моменты теории горячего Большого Взрыва: Изначально Вселенная была горячей При расширении она остывает В начале расширения излучение доминировало над веществом В начале все вещество и излучение находилось в ТД равновесии

16 3 лекция Теория Большого Взрыва (1)

3 лекция Теория Большого Взрыва (1)

Модель горячей Вселенной Экспериментальная база и теоретические основы процессов ранней Вселенной Начало эволюции Вселенной Эра Планка Инфляция

17 Наблюдения ранней Вселенной

Наблюдения ранней Вселенной

Химический состав Вселенной Барионная асимметрия Реликтовое излучение и отношение числа барионов к числу фотонам Наблюдения магнитных монополей Наблюдения кривизны пространства Крупномасштабная однородность Вселенной

18 Химический состав Вселенной

Химический состав Вселенной

Все химические элементы в природе возникли в недрах звёзд в термоядерных реакциях Однако оказалось, что теория звёздного нуклеосинтеза не может объяснить большого и однородного содержания гелия 4He в звёздах и межзвёздной материи

19 Химический состав Вселенной

Химический состав Вселенной

Этот гелий возник в ходе космологи-ческого нуклеосинтеза в течение лишь нескольких минут после Большого Взрыва (при Т в несколько млн. К) В малых количествах возникли также дейтерий D (2H), гелий-3 3He, литий 7Li Более тяжёлые элементы (A>8) не успели возникнуть в заметном количестве

20 Химический состав Вселенной

Химический состав Вселенной

Для определения первичного содержания этих элементов наблюдают материю, где не произошла химическая эволюция Межзвёздный газ Звёзды первого поколения без конвекции Отсюда можно теоретически рассчитать величину барионной плотности ?b в единицах критической плотности

21 Химический состав Вселенной

Химический состав Вселенной

Химическая эволюция по разному влияет на первичные концентрации элементов: Концентрация гелия может лишь увеличиться – он рождается в звёздах Концентрация дейтерия и гелия-3 может лишь уменьшиться, так как в звёздах он превращается в гелий Для лития есть оба процесса

22 Введение в космологию
23 Наблюдения ранней Вселенной

Наблюдения ранней Вселенной

Химический состав Вселенной Барионная асимметрия Реликтовое излучение и отношение числа барионов к числу фотонам Наблюдения магнитных монополей Наблюдения кривизны пространства Крупномасштабная однородность Вселенной

24 Частицы и античастицы

Частицы и античастицы

У каждой частицы существует античастица (частица с такой же массой, спином, ..., но противоположным электрическим зарядом) Электрон - позитрон, Протон - антипротон, Нейтрон – антинейтрон (неидентичны!), ..., Фотон – фотон (идентичны!)

25 Частицы и античастицы

Частицы и античастицы

При сближении частицы с античастицей они могут превратиться другую пару ч.-антич. (к примеру, в два фотона). В этом случае вся их энергия превращается в гамма-излучение Поэтому наличие анти-вещества рядом с веществом на небе было бы заметно как источник сильного гамма-излучения

26 Барионная асимметрия

Барионная асимметрия

Материя и антиматерия кажутся симметричными, но ... Солнечная система состоит из вещества Наша Галактика состоит из вещества (есть небольшие разреженные облака антивещества) Похоже, практически вся Метагалактика сос-тоит из вещества (т.к. неизвестен механизм, разделивший бы вещество от антивещества в крупных масштабах)

27 Барионная асимметрия

Барионная асимметрия

Возникает вопрос – почему античастицы не так же распространены, как и частицы? Можно этот вопрос сформулировать по другому: почему существует барионная асиметрия? То, насколько она сильна, показывает реликтовое излучение

28 Наблюдения ранней Вселенной

Наблюдения ранней Вселенной

Химический состав Вселенной Барионная асимметрия Реликтовое излучение и отношение числа барионов к числу фотонам Наблюдения магнитных монополей Наблюдения кривизны пространства Крупномасштабная однородность Вселенной

29 Реликтовое излучение

Реликтовое излучение

Спектр реликтового из- лучения точно совпадает со тепловым спектром Поэтому возможно рассчитать концентрацию реликтовых фотонов Это среднее число фотонов в единице объёма равно nРИ = 410.4 ± 0.9 см-3

30 Относительное число барионов

Относительное число барионов

Теперь рассчитаем среднее число барионов в единице объёма: Из данных наблюдений: постоянная Хаббла H = 71 км/с/Мпк, ?b=0.044 Итак, концентрация барионов nб = 0.25 м-3

31 Относительное число барионов

Относительное число барионов

Отсюда рассчитаем отношение числа барионов к числу реликтовых фотонов Количества барионов и реликтовых фотонов (почти) сохраняются! Почему это отношение настолько мало?

32 Относительное число барионов

Относительное число барионов

Это отношение показывает степень барионной асимметрии (т.е. насколько в начале эволюции Вселенной число бари-онов отличалось от числа антибарионов) Ведь когда температура Вселенной была много больше 1 ГэВ (~1011 К), барионы с антибарионами могли возникать из энергетических фотонов

33 Относительное число барионов

Относительное число барионов

Так как тогда все были УР частицами и находились в ТД равновесии, то и число частиц каждого вида было примерно равным После понижения температуры одина-ковое число б. и анти-б. аннигилировало, но ничтожная часть их осталась Они образует всё вещество во Вселенной

34 Барионная асимметрия

Барионная асимметрия

Если бы не было барионной асимметрии, не было бы вещества во Вселенной! Она указывает на существование фунда-ментального различия между частицами и античастицами Теоретические причины этого различия мы рассмотрим немного позднее

35 Реликтовое излучение

Реликтовое излучение

Вернёмся к реликтовому излучению и рассмотрим то, как оно влияет на эволюцию Вселенной Рассчитаем плотность энергии и сравним его с плотностью энергии обычной материи

36 Реликтовое излучение

Реликтовое излучение

По закону смещения Вина рассчитаем среднюю длину волны фотона реликто-вого излучения: , где а = 2.9 мм К Средняя энергия фотона: И плотность энергии реликтовых фотонов:

37 Реликтовое излучение

Реликтовое излучение

Подставляя численные значения, Сравним с плотностью вещества: Видим, что плотность излучения сейчас примерно в 500 раз (точнее – в 3200) меньше плотности вещества

38 Реликтовое излучение

Реликтовое излучение

Вспомним, что плотность излучения пада-ет как a4, а плотность вещества – как a3 Это значит, что в прошлом, когда a ? a0/3200 (т.е., z ? zeq ? 3200) плотности вещества и излучения были равны А еще раньше энергия излучения доминировала и динамика расширения подчинялась соотношениям, выведенным нами для УР вещества и излучения

39 Реликтовое излучение

Реликтовое излучение

M?s zin?m, ka ?obr?d relikt? starojuma temperat?ra ir T = 2.725 K Ar laiku t? samazin?s p?c likuma , ja z < 3200, un m?s varam atrast Visuma vecumu un temperat?ru bl?vumu vien?d?bas laik?:

40 Реликтовое излучение

Реликтовое излучение

Agr?k par bl?vumu vien?d?bas momentu Visum? domin?ja starojums, un Proporcionalit?tes konstante Atbilsto?i pirms bl?vuma vien?d?bas momenta ir sp?k? sakar?ba:

41 Karstais Visums

Karstais Visums

Apkopojot iepriek?teikto: Moment? ar z ? 3200 starojuma un vielas bl?vumi bija vien?di Agr?k par ?o momentu domin?ja starojums, bet v?l?k (ar? ?obr?d) domin? viela Pirms ?? momenta temperat?ras atkar?ba no laika bija Laikam palielinoties no nulles, temperat?ra samazin?s no bezgal?bas!

42 Наблюдения ранней Вселенной

Наблюдения ранней Вселенной

Химический состав Вселенной Барионная асимметрия Реликтовое излучение и отношение числа барионов к числу фотонам Наблюдения магнитных монополей Наблюдения кривизны пространства Крупномасштабная однородность Вселенной

43 Magn?tiskie monopoli

Magn?tiskie monopoli

Vai k?ds no jums ir redz?jis magn?tiskos l?di?us???

Es neesmu... Bet saska?? ar Visuma evol?cijas mode?iem, tiem b?tu j?b?t mums visapk?rt aptuveni t?dos pa?os daudzumos, k? parastai vielai

44 Magn?tiskie monopoli

Magn?tiskie monopoli

T?p?c to faktu, ka magn?tiskie monopoli nav nov?rojami mums visapk?rt, ar? uzskata par vienu no agr?n? Visuma nov?rojumu datiem ?obr?d nov?rojumi dod monopolu pl?smu ne vair?k par 10-15 cm-2 sr-1 s-1

45 Наблюдения ранней Вселенной

Наблюдения ранней Вселенной

Химический состав Вселенной Барионная асимметрия Реликтовое излучение и отношение числа барионов к числу фотонам Наблюдения магнитных монополей Наблюдения кривизны пространства Крупномасштабная однородность Вселенной

46 Telpas liekums

Telpas liekums

Telpas liekuma z?me un v?rt?ba nav noteikta ar Visuma evol?cijas modeli T?p?c tas ar? ir viens no kosmolo?iskiem parametriem Ar m?sdienu tehniku nav iesp?jams tie?i izm?r?t telpas liekumu T?p?c izmanto netie?as metodes

47 Telpas liekums

Telpas liekums

To var noteikt p?c Relikta starojuma fluktu?ciju p?t?jumiem Lielm?roga strukt?ras statistisk? sadal?juma Spo?uma un le??isk? izm?ra atkar?bas no sarkan?s nob?des ... P?c visiem m?r?jumiem k??du robe??s telpa ir plakana

48 Telpas liekums

Telpas liekums

Fridmana modelim faktu, ka telpa ir plakana (vai, kas ir tas pats, ener?ijas bl?vums ir vien?ds ar kritisko) var uzskat?t par probl?mu Tie??m, var par?d?t, ka ? – 1 ~ a2 Zin?ms, ka ?obr?d ? – 1 = 1.02 ± 0.02 Tas noz?m?, ka, piem?ram, nukleosint?zes laik? ? – 1 b?tu j?b?t ap 10-24, kas nav lo?iski

49 Telpas liekums

Telpas liekums

50 Telpas liekums

Telpas liekums

T?laini izsakoties, var pateikt, ka Liel? Spr?dziena “sp?ks” tika ?rk?rt?gi r?p?gi piemekl?ts t?, lai vielas bl?vums sakristu ar kritisko bl?vumu To sauc par parametru piemekl??anas (fine tuning) probl?mu

51 Наблюдения ранней Вселенной

Наблюдения ранней Вселенной

Химический состав Вселенной Барионная асимметрия Реликтовое излучение и отношение числа барионов к числу фотонам Наблюдения магнитных монополей Наблюдения кривизны пространства Крупномасштабная однородность Вселенной

52 Vielas homogenit

Vielas homogenit

te

Tiek nov?rots, ka viela lielos m?rogos tiek izvietota homog?ni (tas ir ar? kosmolo?isk? principa empiriskais pamats) Bet to ar? var uzskat?t par Fridmana mode?a probl?mu...

53 Vielas homogenit

Vielas homogenit

te

Tie??m, katras da?i?as notikumu horizonts aug proporcion?li laikam: l = c t Bet Visuma m?roga faktors aug l?n?k (starp t2/3 un t1/2) Tas noz?m?, ka t?s da?i?as, kas agr?k nebija savstarp?ji saist?tas (viena notikumu horizonta ietvaros) ar laiku k??st saist?tas

54 Vielas homogenit

Vielas homogenit

te

Un probl?ma ir sekojo?a: M?s ?obr?d nov?rojam Visuma da?as, kas v?l nav saist?tas T?p?c nav iemesla sagaid?t, ka t?m b?tu vien?ds vid?jais bl?vums Bet tom?r t?m ir vien?ds vid?jais bl?vums Tas nav pretrun? ar Fridmana modeli, bet pats fakts ne??iet lo?isks

55 Teor?tisk

Teor?tisk

b?ze

Element?rda?i?u un lauku klasifik?cija Fizik?ls vakuums Mijiedarb?bu apvieno?an?s teorijas Spont?n? simetrijas sabruk?ana Higsa lauks F?zu p?reja Kvantu fluktu?cijas

56 Element

Element

rda?i?u klasifik?cija

Visas element?rda?i?as tiek dal?tas tr?s klas?s: Leptoni (viegl?s element?rda?i?as) Hadroni (smag?s element?rda?i?as) Mezoni (sast?v no diviem kvarkiem) Barioni (sast?v no trim kvarkiem) Mijiedarb?bu p?rnes?ji (fundament?lie bozoni) Gan leptoni, gan ar? kvarki ir fermioni

Varb?t katrai da?i?ai ir v?l supersimetriskie partneri

Ir v?l X-da?i?as, Higsa da?i?as...

57 Mijiedarb

Mijiedarb

bas

Ir zin?mas ?etras fundament?l?s mijiedarb?bas Elektromagn?tisk? (E/M) – piedal?s l?d?t?s da?i?as Gravit?cijas – piedal?s visas da?i?as Stipr? – piedal?s tikai kvarki V?j? – piedal?s kvarki un leptoni Da??d?m mijiedarb?b?m ir at??ir?gi likumi, l?di?i un konstantes

58 Fundament

Fundament

l?s da?i?as

Mijiedarb?bu p?rnes?ji Fotons ir E/M mijiedarb?bas p?rnes?js (tam nav elektrisk? l?di?a) Gravitons p?rnes gravit?cijas mijiedarb?bu (t?ds v?l nav atkl?ts; tam ir masa) 8 gluoni p?rnes stipro mijiedarb?bu W+, W- un Z bozoni p?rnes v?jo mijiedarb?bu

59 Fundament

Fundament

l?s da?i?as

Leptoni elektrons e- un elektrona neitr?no ?e mions ? un miona neitr?no ?? tau-leptons ? un tau-neitr?no ?? Kop?jais leptonu skaits: 2 da?i?as ? 3 paaudzes ? 2 (ieskaitot antida?i?as) = 12 e-, ?, ? ir negat?vi l?d?ti (l?di?? -e); visi neitr?no ir nel?d?ti

60 Fundament

Fundament

l?s da?i?as

Kvarki up u, down d charm c, strange s top t, bottom b Kvarkiem ir da?veida l?di?i (e vien?b?s): u, c, t l?di?i ir +2/3e, bet d, s, b l?di?i ir –1/3e Da?i?u skaits: 2 da?i?as ? 3 paaudzes ? 2 ? 3 kr?sas = 36

61 Kvarki

Kvarki

Katram kvarkam bez elektrisk? l?di?a piem?t ar? “stiprais” l?di??. At??ir?b? no elektrisk? l?di?a tas nav tikai “+” vai “–”, bet tam var b?t tr?s v?rt?bas: “red”, “green”, “blue” (?ie apz?m?jumi, protams, ir nosac?ti) Antikvarkam piem?t antikr?sas: atbilsto?i “red”, “green”, “blue”

62 Kvarki

Kvarki

Br?v? veid? kvarki nepast?v, bet past?v tikai to bezkrasain?s kombin?cijas: RGB, RGB, RR, GG, BB Divu kvarku sist?mu sauc par mezonu (piem?ri – ?, ?, ?, ?, K, D, B, ? u.c.) Triju kvarku sist?mu sauc par barionu (piem?ri – protons, neitrons, ?, ?, ?, ?, ? u.c.)

63 Element

Element

r?s da?i?as

Da?i?a

Simbols

E, MeV

T, GK

t, s

Fotons

g

0

0

Stabils

Neitr?no

n

< 3·10-6

< 3·10-5

Stabils

Elektrons

e-, e+

0.511

5.930

Stabils

Mions

m-, m+

105.66

1226.2

2.2·10-6

p-mezons

p-, p+, p0

135

1600

2.6·10-8

Protons

p

938.26

10 888

Stabils

Neitrons

n

939.55

10 903

885.7

64 Nenoteikt

Nenoteikt

bas princips

No mikropasaules fizikas kursa ir zin?ms Heizenberga nenoteikt?bas princips: Ir sp?k? ar? t? 4-analogs: ?eit ?E ir da?i?as ener?ijas nenoteikt?ba, bet ?t ir m?r??anas laiku starp?bas nenoteikt?ba

65 Nenoteikt

Nenoteikt

bas princips

Form?li sprie?ot, ?? formula izsaka to, cik prec?zi mikropasaul? izpild?s ener?ijas nez?dam?bas likums Tas noz?m? ar?, ka vakuuma “no nek?” var uz ?su br?di ?t par?d?ties (un uzreiz izzust) da?i?a un t?s antida?i?a, ja to kop?j? miera masa nep?rsniedz ?/(?t c2)

66 Fizik?ls vakuums

Fizik?ls vakuums

Lai to lab?k saprastu, izp?t?sim s?k?k fizik?l? vakuuma j?dzienu Ar fizik?lo vakuumu m?s t?l?k saprat?sim to, kas paliek telp?, kad no turienes tiek iz?emtas visas da?i?as un visi lauki Saska?? ar kvantu lauku teoriju, vakuums ir kaut kas ?oti at??ir?gs no tuk??s telpas

67 Fizik?ls vakuums

Fizik?ls vakuums

Tikko min?t? nenoteikt?bas principa d?? vakuum? visu laiku rodas un izz?d visu veidu da?i?u un antida?i?u p?ri T?s da?i?as sauc par virtu?l?m da?i??m, jo t?s nevar b?t nov?rotas, kaut gan t?s past?v

68 Fizik?ls vakuums

Fizik?ls vakuums

t

Ta?u stiprajos laukos (piem?ram, fotona E/M lauk?) virtu?l?s da?i?as var b?t atrautas viena no otras un p?rv?rsties re?l?s da?i?as ?is process notiek uz lauka ener?ijas r??ina (?aj? piem?r? – fotons paz?d)

fotons

69 Fizik?ls vakuums

Fizik?ls vakuums

t

?is process ir pret?js anihil?cijas procesam (sal?dzini att?lus!) Termodinamisk? l?dzsvar? abi ?ie pret?jie procesi notiek ar vien?du ?trumu

fotons

70 3 лекция Теория Большого Взрыва (1)

3 лекция Теория Большого Взрыва (1)

Модель горячей Вселенной Экспериментальная база и теоретические основы процессов ранней Вселенной Начало эволюции Вселенной Эра Планка Инфляция

71 Visuma ra

Visuma ra

an?s

Visuma ra?an?s iemesls nav zin?ms..., bet Past?v tr?s uzskati par ?o jaut?jumu Visums rad?s kvantu tunel??an?s rezult?t? no nek?... (A. Vilenkins) Visuma s?kuma moments nav ne ar ko ?pa?s, un ir l?dz?gs sf?ras polam (??ietam? singularit?te koordin?tu sist?mas izv?les d??) (S. Hokings) Visums ir bezgal?gs laik? (A. Linde)

72 Tunel?

Tunel?

an?s no nek?

K? jau tika apskat?ts, vakuums un nekas ir ?oti at??ir?gi j?dzieni P?c viena no uzskatiem, Visums (kas satur?ja vakuumu) rad?s no nek? Diem??l, es nevaru matem?tiski izkl?st?t teoriju, jo tam ir nepiecie?ami zin?t kvantu lauku teorijas pamatus...

73 Tunel?

Tunel?

an?s no nek?

74 Sf?ras pols

Sf?ras pols

P?c ang?u fizi?a St?vena Hokinga uzskata, Visuma ra?anas moments nav ne ar ko ?pa?s Apskatot Visuma evol?ciju, ir ?rti lietot nevis parasto, bet imagin?ro laiku it. Tad Minkovska telpas interv?ls izskat?s simetriski Un ir iesp?jams uzb?v?t teoriju, kur? s?kuma st?vok?a singularit?te nepast?v

75 Sf?ras pols

Sf?ras pols

“Laiktelpai nav robe?u un t?p?c nav nek?das nepiecie?am?bas noteikt, k?da ir laiktelpa uz robe??m” “Par Visumu var teikt, ka t? robe?nosac?jums ir robe?u neeksist??ana. Gravit?cijas kvantu teorij? Visumam j?b?t piln?gi patst?v?gam <...>. Tas nav rad?ts, to nevar izn?cin?t. Tas vienk?r?i EKSIST?.”

S. Hawking, A Brief History of Time

76 3 лекция Теория Большого Взрыва (1)

3 лекция Теория Большого Взрыва (1)

Модель горячей Вселенной Экспериментальная база и теоретические основы процессов ранней Вселенной Начало эволюции Вселенной Эра Планка Инфляция

77 Kvantu gravit

Kvantu gravit

cija

M?s zin?m, ka Ein?teina VRT ir nepiln?ga, jo t? neiek?auj kvantu efektus (nenoteikt?bas principu, m?r??anas proced?ru) Teoriju, kas iev?rotu ar? ?os efektus, sauc par kvantu gravit?cijas teoriju T?da teorija uz ?o br?di nav izstr?d?ta... Bet m??in?sim saprast, kur t? var?tu b?t svar?ga

78 Planka

Planka

ra

K?di ir gravit?cijas rakstur?gie parametri? Planka bl?vums Planka temperat?ra Planka laiks Planka izm?rs

79 Planka

Planka

ra

No teor?tisk? viedok?a Visumam ?ie parametri ir daudzk?rt dabisk?ki, nek? tie, kuros tas atrodas ?obr?d T?p?c tiek uzskat?ts, ka Visums rad?s tie?i ar t?du bl?vumu un temperat?ru, un past?v?jis ??d? st?vokl? ?oti ?su Planka laiku Planka izm?rs izsaka horizonta izm?ru

80 Mijiedarb

Mijiedarb

bu apvieno?an?s

Tiek uzskat?ts, ka pie t?diem apst?k?iem VISAS ?etras mijiedarb?bas “apvienojas” vien? “super-mijiedarb?b?” Kad temperat?ra kr?t zem?k par Planka v?rt?bu, “atdal?s” gravit?cijas mijiedarb?ba Pie temperat?ras ap 1027 K atdal?s stiprie sp?ki, bet pie T ~ 1013 K veidojas atsevi??as v?j? un elektromagn?tisk? mijiedarb?ba

81 Reliktie gravitoni

Reliktie gravitoni

Kad atdal?s gravit?cijas mijiedarb?ba, gravitoni s?k kust?ties br?vi un m?sdien?s izveido t? saukto relikto gravitonu fonu ?is fons ir l?dz?gs relikt? starojuma fonam, bet ataino procesus, kas notika pa?? Visuma eksist??anas s?kum? ?odien relikto gravitonui temperat?rai b?tu j?b?t ap 1 K (vi??a garums – da?i mikroni)

82 Izple?anas s

Izple?anas s

kums

K?p?c Visums saka izplesties? Atbildi uz to dod infl?cijas teorija Saska?? ar m?sdienu kvantu lauku teoriju, vakuums var atrasties da??dos st?vok?os Pie tam da??d?m temperat?r?m (t.i. da?i?u ener?ij?m) ir stabili da??di vakuuma st?vok?i ar stipri at??ir?gu ener?ijas bl?vumu

83 3 лекция Теория Большого Взрыва (1)

3 лекция Теория Большого Взрыва (1)

Модель горячей Вселенной Экспериментальная база и теоретические основы процессов ранней Вселенной Начало эволюции Вселенной Эра Планка Инфляция

84 Izple?an

Izple?an

s s?kums

Infl?cijas teorija apskata vakuuma potenci?l?s ener?ijas (kura ir proporcion?la kosmolo?iskam loceklim ?) atkar?bu no k?da skal?ra lauka ? (inflatona lauka, visdr?z?k Higsa da?i?u lauka) ?ai atkar?bai liel?m temperat?r?m (>> 1027 K) past?v viens minimums pie ?=0 Bet maz?m temperat?r?m raksturs main?s!

85 Izple?an

Izple?an

s s?kums

T1 > 1027 K ? T2 > T3 > T4 ? 0 K

86 Infl?cija

Infl?cija

?? atkar?ba no temperat?ras ir tie?i t?da pati, k? jebkur? f?zu p?rej? T?p?c saka, ka agr?n? Visuma notika fizik?l? vakuuma (2. veida) f?zu p?reja Pirms ??s f?zu p?rejas vakuuma potenci?l? ener?ija ir liela (da??di nov?rt?jumi dod no 1077 l?dz 1093 g/cm3)

87 Infl?cija

Infl?cija

Atbilsto?i kosmolo?isk?s konstantes v?rt?ba ir ?oti liela, un t?s atgr??an?s p?rsniedz starojuma un vielas pievilk?anos Atcer?simies pag?ju?o lekciju – t?d? gad?juma izple?anas likums ir , prec?z?k,

88 Infl?cija

Infl?cija

M?su gad?jum? m?roga faktors dubultojas p?c katras 10-44 sekundes da?as Izple?oties, vielas temperat?ra strauji kr?t un ener??tiski izdev?gs k??st st?voklis ar nenulles ? lauka v?rt?bu Tom?r ?? f?zu p?reja nevar notikt uzreiz (tap?t k? past?v p?ratdzes?ts ?dens)

89 Infl?cija

Infl?cija

F?zu p?reja notiek p?c aptuveni 109 rakstur?giem izple?anas laikiem (ap 10-35 s). Atbilsto?i telpas apgabala izm?rs palielin?s reizes F?zes p?rejas laik? veidojas jaun?s f?zes “burbu?i”, kuru rakstur?gie izm?ri ir daudz liel?ki par m?sdienu Metagalaktikas izm?ru

90 Infl?cija

Infl?cija

Jaunaj? f?z? potenci?l? ener?ija bija vien?da ar nulli un pa?trin?t? izple?an?s beidz?s Ta?u infl?cija iedeva to s?kotn?jo ?trumu, ar kuru Visums s?ka izplesties t?l?k! Visa milz?ga vakuuma potenci?l? ener?ija aizg?ja uz da?i?u-antida?i?u ra?an?s

91 Infl?cija

Infl?cija

92 Infl?cija

Infl?cija

T?tad, infl?cijas teorija atrisina vair?kas standarta Liel? Spr?dziena teorijas probl?mas: Telpa ir plakana, jo p?c infl?cijas telpa ir ?oti tuva plakanai Telpa paliek homog?na, jo s?kotn?j?s nehomogenit?tes tika izsm?r?t?s pa tilpumu, kas daudzk?rt p?rsniedz Metagalaktikas izm?ru

93 Infl?cija

Infl?cija

T?tad, infl?cijas teorija atrisina vair?kas standarta Liel? Spr?dziena teorijas probl?mas: Magn?tisko monopolu probl?ma paz?d, jo monopoli var?ja veidoties tikai pirms infl?cijas, bet nevar?ja p?c t?s (1027 K ir p?r?k zema temperat?ra priek? t?) Telp? eksist? starojums un viela, jo tie rad?s no vakuuma potenci?l?s ener?ijas p?c f?zu p?rejas

94 Infl?cija

Infl?cija

No s?kuma (1980. g.) infl?cijas teorija bija tikai skaista teorija Bet 2000. gad? relikt? starojuma nov?rojumu nor?d?ja (un 2003. gada dati ar noteikt?bu apstiprin?ja) uz to, ka infl?cijas f?ze tie??m notika agr?n? Visuma evol?cijas stadij? Uz ?o br?di t? ir visp?rpie?emt? teorija

95 Haotisk

Haotisk

infl?cija

K? tika piemin?ts, ir ar? tre?ais ce??, k? izt?loties Visuma s?kumu Var pie?emt, ka Visumam nekad nav bijis s?kums, un tas pamat? atrodas m???g? infl?cijas stadij? Tikai da?os niec?gos apgabalos (piem?ram, m?su Metagalaktik?) infl?cija ir beigusies

96 Haotisk

Haotisk

infl?cija

?? teorija b?tiski izmanto kvantu fluktu?ciju j?dzienu Kvantu fluktu?cijas ir nejau??s un neprognoz?jam?s k?da parametra izmai?as ??du fluktu?ciju lielumu par?da Heizenberga nenoteikt?bas sakar?bas

97 Haotisk

Haotisk

infl?cija

Teorija uzskata, ka Visuma norm?laj? st?-vokl? tam ir Planka bl?vums un temperat?ra Fluktu?ciju rezult?t? vakuuma bl?vums var nedaudz samazin?ties vai ar? palielin?ties Ja bl?vums samazin?s, tad samazin?s ar? fluktu?cijas Ja bl?vums stipri palielin?s, tad fluktu?cijas ar? dilst, jo vair?k par ?Pl nevar b?t

98 Haotisk

Haotisk

infl?cija

Past?v?s t?di apgabali, kuros vakuuma bl?vums b?s stipri maz?ks par Planka bl?vumu Tie apgabali izplet?sies l?n?k un b?s maz?ki Tajos bl?vums var samazin?ties tikt?l, ka fluktu?cijas ir maz?kas par likumsakar?go bl?vuma samazin??anos (sk. infl?cija)

99 Haotisk

Haotisk

infl?cija

100 P?rtraukums

P?rtraukums

«Введение в космологию»
http://900igr.net/prezentacija/astronomija/vvedenie-v-kosmologiju-137847.html
cсылка на страницу
Урок

Астрономия

26 тем
Слайды