Kosmologie - The Study of the Universe

Kosmologie - The Study of the Universe
paly

Kosmologie is an interdisciplinary field that combines astronomy, theoretical physics, and philosophy to study the formation and evolution of celestial bodies and their systems. It explores the universe as a whole, including the possibility of the existence of other universes that cannot be directly observed. The cosmological principle states that the universe appears similar from any point of observation and that the laws of physics apply universally throughout its entirety. The apparent expansion of the universe also indicates a consistent rate of movement away from every point in space.

About Kosmologie - The Study of the Universe

PowerPoint presentation about 'Kosmologie - The Study of the Universe'. This presentation describes the topic on Kosmologie is an interdisciplinary field that combines astronomy, theoretical physics, and philosophy to study the formation and evolution of celestial bodies and their systems. It explores the universe as a whole, including the possibility of the existence of other universes that cannot be directly observed. The cosmological principle states that the universe appears similar from any point of observation and that the laws of physics apply universally throughout its entirety. The apparent expansion of the universe also indicates a consistent rate of movement away from every point in space.. The key topics included in this slideshow are . Download this presentation absolutely free.

Presentation Transcript


1. Kosmologie

2. obor na rozhran astronomie, teoretick fyziky a filozofie studuje vesmr jako celek m pouze jeden vzorek existenci cizch vesmru meme pipustit ale nememe je pozorovat zabv se vznikem a vvojem vesmrnch tles a jejich soustav

3. Kosmologick princip vesmr vypad ve vech mstech stejn tj. od uritho mtka se jev homogenn a izotropn fyzikln zkony plat universln v celm pozorovanm vesmru vechna msta se jev jako stedy rozpnn vesmru rychlost vzdalovn objekt je mrn vzdlenosti objekt v kadm mst vesmru

4. Mohl Bh stvoit svt jinak? - Antropick princip vesmr m pesn takov parametry, aby vyhovoval lovku parametry naeho vesmru jsou nafitovny tak aby mohl vzniknout ivot S. Hawking: Pro je vesmr takov jak je? Kdyby byl jin, nebyl by v nm nikdo, kdo by mohl podobn otzky klst.

5. Princip kosmick cenzury nikde ve vesmru nejsou nah singularity tj. neexistuj ern dry kter by nebyly skryty pod horizontem udlost

6. Elementrn stice fermiony: poloseln spin (1 /2,3/2 ) spluj Pauliho vyluovac princip. Pat sem proton neutron a leptony bosony: celoseln spin (0,1,2 ) nespluj P. princip. Pat sem mezon a stice interakc Dlen stic podle chovn Dlen stic podle rodov pslunosti leptony: elktron, mion, tauon a jejich neutrina kvarky: tvo tk stice s vnitn strukturou (proton,mezon,neutron), 6 druh kvark intermediln stice: stice zprostedkujc interakce- foton, W+,W-, Z, gluon, (graviton) higgsovy stice

7. Elementrn stice Neutron je o 0,14% t ne proton. Tento rozdl pevyuje hmotnost elektronu = > elektrony se mohou s protony sluovat jen za velkch tlak (energi). Kdyby byly elektrony t, slouili by se po velkm tesku s protony na neutrony a nevznikl by dn vodk

8. Modely vesmru pokud mono jednoduch konstrukce, kter nesou hlavn znaky vesmru a jsou pitom zvldnuteln prostedky soudob matematiky a fyziky de Sitterv model Einstien - de Sitterv model - nejjednodu, oteven vesmr Friedmannv model- jeho een E. rovnic zahrnovalo celou adu model. Vychz celkem ti rzn een rovnic pro vybranou kulovou oblast vesmru. Zakiven prostoru vyjadujeme indexem kivosti k . Mohou nastat tyto ppady: 1) k = 0. Nulovmu zakiven odpovd roviny. Vesmru kme ploch. 2) k = -1. Modelem zakiven je sedlov plocha. 3) k = +1. Modelem zakiven je kulov plocha.

11. Kosmologick konstanta koeficient mrnosti v Einsteinovch rovnicch OTR pvodn vbec nebyla, zavedena pro stacionrn een po objevu Hubbleova rozpnan vykrtnuta jej pvod je v kvantovch procesech na velkch mtcch se projevuje jako jaksi odpudiv gravitace z men se zd bt dnen vesmr piblin kritick

12. erven posuv V roce 1929 Hubble experimentln zjistil erven posuv vzdlench galaxi Vechny spektrln ry jsou u vzdlench galaxi posunuty k ervenmu konci spektra Zpsobeno dopplerovm jevem m jsou galaxie vzdlenj, tm vt erven posuv ve spektru maj, tj. tm rychleji se vzdaluj Hubblev vztah v = H .R Hubbleova konstanta H= (714) km.s 1 Mpc 1 Hubblev as 1/ H =14 miliard let

13. Hubblovo pozorovn je jednm z nejdleitjch experimentlnch dkaz rozpnn vesmru. Velikost Hubbleovy konstanty souvis s kritickou hustotou

14. Olbersv paradox nejjednodum dkazem vvoje objekt ve vesmru je to e je v noci tma

15. Vznik vesmru Kdyby byl vesmr zstal havj trochu dle, vechny prvky by byly sloueny a na elezo a nezbylo by palivo pro pozdj hvzdy

16. Podle Einsteinovy OTR m vesmr svj potek v prostoroasov singularit velkho tesku Pro vznikl asoprostor pi velkm tesku: vznik ern dry,jene v ase pozptku. Hmota pi velkm tesku byla tak koncentrovan, e asoprostor zakivovala tolik, e ji musel tsn obepnat-zen nemohlo uniknout, zakivenm se ohbalo zpt Jestlie se dnes vesmr rozpn, znamen to, e v minulosti byla hustota a teplota vesmru vy ne dnes. Kdybychom chtli popsat vlastnosti vesmru v ase t = 0 dojdeme k zvru, e polomr vesmru byl nulov a hustota a teplota nekonen.

17. ra chaosu Zan singularitou s obrovskou hustotou a teplotou, v okamiku, odkdy je definovn as t = 0. Podmnky byly tak vjimen, e je neumme postihnout dnou teori. Tato ra skonila uplynutm tzv. Planckova asu 10 -43 s. Kvantov ra Je charakteristick hromadnm vznikem elementrnch stic v silnm kvantovm gravitanm poli. asoprostor je velmi zakiven, jeho polomr je men ne prmr protonu.. Klasick popis je nepouiteln. Fze vvoje vesmru

18. Hadronov ra Trv od okamiku 10 -23 s. Uplatuje se zde siln sla a vznikaj hadrony nukleony, mezony. Zrove vznikaj i antistice a probh anihilace stice se mn se 100% innost na gama fotony. Pedpokld se, e na 1000 stic antihmoty pipadalo 1001 stic hmoty. Na konci hadronov ry t=10 -4 s kles teplota z 10 33 na 10 12 K a hustota vesmru z 10 97 na 10 17 kg/m 3 . Leptonov ra pevaha lepton. Elektrony a pozitrony anihiluj, ale neutrina putuj vesmrem jako reliktn stice. Z proton a neutron zanaj vznikat jdra tkho vodku, dle pak tkho helia. Jde o podobu souasn nuklern syntzy. Teplota kles na 10 10 K, hustota na 10 7 kg/m 3 . ra kon v ase t = 10 s. ra zen zen pevauje nad ltkou. Hmota je v ziv rovnovze. Na konci ry je teplota kolem 10 000 K a zan se vytvet neutrln vodk. Hustota kles a na 10 -17 kg/m3. ra ltky V ase okolo 500 000 let se ob hustoty vyrovnaj a zen se oddluje od ltky. Vesmr se stal opticky prhlednm. Nyn u mohou vesmru vznikat sloitj struktury a objekty. Tato ra trv dodnes

19. Problmy Standardnho modelu poten singularita (teplota,tlak) neexistence magnetickch monopol problm baryonov asymetrie (pro ve vesmru nepozorujeme antihmotu?) kde se vzaly poten fluktuace nutn k tvorb galaxi? pro je dimenze vesmru prv 4 problm plochosti vesmru problm Planckovch kl

20. Inflan fze standardn model m nkolik problmu z nich nkter e inflan fze Inflac se rozum nhl a rychl rozepnut prostoru.

21. e problm homogenity a izotropie vesmru, tj. jak mohou opan strany vesmru vdt jak se maj chovat v ase 10 -35 s po vzniku vesmru byla veker hmota v tsnm kontaktu potom nastalo rychl rozepnut, kde hnac silou bylo roztpen velk interakce na slabou a silnou. v ase 10 -30 s inflace skonila a rozpnn pokraovalo standardnm zpsobem a do dnen doby dochz tedy k uvolnn energie a to znamen, e dnen teplotu vesmru nememe extrapolovat a do asu t = 0, ale jen do konce inflan fze. Teplota vesmru by potom na potku ji nemusela bt nekonen.

22. Reliktn zen Zen, kter se oddlilo, odpovdalo Planckovu zkonu a toto rozdlen energie se zachovalo i pi rozpnn vesmru. Vlnov dlka tohoto zen se zvtila a klesla jeho teplota. Dnes proln celm vesmrem a pozorujeme jej jako tzv. reliktn zen o teplot 2,736 K. Slou jako dkaz, e vesmr bval hork a hust. Pichz odevad nem zdroj pozorovno poprv 1965 tvo 1% umu v televiznm pijmai skuten chladne- ve vzdlench galaxich 15 K Arno Penzias a Robert Wilson v roce 1978 Nobelovu cenu za fyziku

24. men na druici COBE a WMAP

25. Struktura vesmru Zmapovn velkoklov struktury Anglo-australskm dalekohledem

26. Pro je dleit mit rozloen teploty reliktnho zen (nehomogenity) ? z men vyplv e v ranm vesmru se vyskytovaly zroden fluktuace hmoty, kter se v budoucnu vyvinuly v dnes znm vesmrn struktury galaxie a kupy galaxi. Pokud ltka interagovala intenzivn se zenm, penesl se obraz tchto struktur i do elektromagnetickho zen vesmru Odchylky tchto fluktuac od prmrn hodnoty jsou asi 1/100 000 to pesn odpovd poadavku na fluktuace hmoty pro vznik galaxi. Kdyby byly men uskupen hmoty by byly velmi slab a kdyby byly vt hmota by se zhroutila do gigantickch ernch dr.

27. dle se potvrdila se nenulov hodnota kosmologick konstanty hustota baryonov hmoty 4 % hustoty vesmru a 1 % pedstavuje zc hmotu

28. Temn hmota Galaxie a kupy galaxi mus bt dreny pitalivost a 10x vt ne jak vychz z pozorovan hmoty 1) Z rotace galaxi 2) z gravitanho psoben, gravitanch oek (Viditeln galaxie pedstavuj jen asi 10% hmoty potebn pro takovto zkreslen

30. pedpokld se e temnou hmotu tvo exotick stice nebaryonovho pvodu kandidti jsou s-neutrina(neutralina) nebo mlo hmotn bosony-axiony

31. podle slov Leona Ledermanna je clem kosmolog vysvtlit vesmr pomoc jedin jednoduch formulace, kterou bychom mohli nosit vytitnou na triku....