1 / 52

Goran S. Đorđević Odsek za fiziku, Prirodno-matematički fakultet, Niš

I nflaci on a paradigma - K osmos kao “štamparija” - 30 . mart 2009. godin e Zad užbina Ilije M. Kolarca, Beograd. Goran S. Đorđević Odsek za fiziku, Prirodno-matematički fakultet, Niš. Inflacija – prva asocijacija. Naravno, ekonomija, finansije, obezvredjivanje novca

hina
Download Presentation

Goran S. Đorđević Odsek za fiziku, Prirodno-matematički fakultet, Niš

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Inflaciona paradigma- Kosmos kao “štamparija” -30. mart2009.godineZadužbina Ilije M. Kolarca, Beograd Goran S. Đorđević Odsek za fiziku, Prirodno-matematički fakultet, Niš

  2. Inflacija – prva asocijacija • Naravno, ekonomija, finansije, obezvredjivanje novca • Inflaciona stopa = nivo cena (godina-t) – nivo cena (godina t-1) / nivo cena (godina t-1) • Pojam inflacije potice od latinske reci inflatio, što znaci naduvavanje ili nadimanje. • U ekonomskoj literaturi se u smislu naduvavanja novčanog opticaja počela upotrebljavati od 1864. godine (od američkog građanskog rata). • prva inflacija u istoriji se dogodila u Vavilonu. Nju je, prema tvrdnjama ovih naučnika, izazvao legendarni osvajač Aleksandar Veliki, koji je dovlačio plen sa svojih osvajačkih pohoda, najčešće u srebru. Ova inflacija je, izgleda, trajala oko jedne decenije.

  3. Inflacija i hiperinflacija • Suština inflacije, prema novim shvatanjima, nije u porastu cena, već u poremećaju robno-novčanih odnosa u kojem "efektivna novčana tražnja prevladava nad ponudom robe i usluga". To znači da, ukoliko je efektivna tražnja 1.000 jedinica, a ponuda 800 jedinica, onda nastali inflacioni jaz mora da se pokrije ili izravna kroz porast cena. • U ekonomiji, hiperinflacijajevisoka inflacija “koja se otelakontroli". Definicijakoju koriste medji je da je to inflacija koja kumulativno prelazi 100% u 3 godine do "inflacijakoja prevazilazi 50% mesečno.“ • A gde smo tu mi?

  4. Srbija i istorija • Mesečna inflacijaje dostigla 5 kvintilliona procenata. Izmedju Oct 1, 1993 and Jan 24, 1994 cene du se duplirale svakih 16 sati u proseku. • Na kraju tog perioda 1 novi dinar = 1,300,000,000,000,000,000,000,000,000 1990 dinara. • Ali ‚‚zlatna medalja‚‚ u ovoj disciplini nam je izmakla za malo, kao u vaterpolu. • Inflacija u Madjarskojdostigla je 41.9 kvintiliona procenatasredinom 1946 godine i pripada joj titula najgore u istoriji • Cene su se dupliralesvakih15 časova.

  5. Čika Jova sa mnogo 0 i nešto slova

  6. Besplatan ručak • U životu, ekonomiji, makar i onoj hipeinflatornoj, ručak može biti čak i jeftin, ali ne može biti besplatan. • A kako je to u nauci, recimo kosmologiji?

  7. Alexander Friedmann • Rodjen Jun 16, 1888, Sankt Petersburg, Russia • Umro – Septembar 16, 1925,Lenjingrad, SSSR) • Ključni rad 1922. g, Z. fuer Physik

  8. Kosmološki princip • Na maloj skali materija je rasporedjeno veoma ‚‚neregularno‚‚ - nehomogeno • Što je skala veća distribucija materije je sve uniformnija – potvrda konstantnost temperature mikrotalasnog pozadisnkog zračenja (Cosmic microwave background - CMB) u svim pravcima • Na veoma velikoj skali svemir je izotropan sa velikom preciznošću Kosmološki princip • ‚‚U bilo kom trenutku svemir izgleda isto iz svih prostornih tačaka i svi pravci u prostoru u ma kojoj tački su ekvivalentni...

  9. Metrika i pokretni koordinatni sistem Pokretni koordinatni sistem Kako se univerzum širi rastojanje između galaksija (probnih čestica) povećava se proporcionalno faktoru skale:

  10. Homogenost i izotropnost svemira • U metriku (1) još uvek nisu inkoporirane homogenost i izotropnost prostora • (Kvadrat) Prostornog rasejanja na istoj hiperpovrši ( ) dveju bliskih tačaka (galaksija) sa koordinatama i je • Ako posmatramo trougao koji čine 3 bliske galaksije u nekom odredjenom trenutku t,izotropija zahteva da i u nekom kasnijem trenutku trougao ostane sličan početnom. • Homogenost nameće da faktor uvečanja (skale)mora biti nezavistan od položaja, tako da se parametar t može pojaviti u samo kao zajednički faktor (*)

  11. Fridman-Roberston-Vokerova metrika

  12. Kosmološki crveni pomak, Hablova konstanta i crveni pomak • Predviđanje modela svemira koji se širi je ‚‚crveni pomak‚‚ • Talasna dužina svetlosti (fotona) koja stiže iz dalekog svemira ima povećanu talasnu dužinu jer se prostor-vreme širi. Kao posledicu imamo da će se talasna dužina svetosti pomeriti ka crvenom delu spektra • Očigledno je z uvek pozitivno! • Zašto? • Pored kosmološkog postoje (lokalno) klasični Doplerov i gravit. crveni pomak...

  13. Posmatrajući sjaj i brzinu udaljavanja galaksija u kojim je otkrio promenljive zvezde – CEFEIDE, Habl je otkrio LINEARNU vezu izmedju brzine udaljavanja ( ) i udaljenosti galaksije r od posmatrača (recimo nas, Zemlji) • H je tzv. Hablova konstanta (u stvari zavisi od vremena) a za njenu trenutnu vrednost se obično uzima da je 75km/s Mpc. • H(t) meri brzinu promene skale (u vezi je sa radijusom svemira) i koriste se za određivanje starosti svemira

  14. Komponente kosmičkog fluida • Pomoću jednačine kosmičkog fluida želimo da odredimo ponašanje faktora skale kao funkciju kosmičkog vremena u različitim kosmološkim (pre svega Fridmanovim) modelima! • Totalna ekvivalentna gustina mase se najčešće predstavlja kao prosta suma 3 individualna doprinosa • Svaka komponenta kosmičkog fluida modeluje se kao ``idealan`` fluid sa jednačinom stanja • Gde konstantni parametar jendačine stanja ima vrednosti 0 za prašinu bez pritiska, 1/3 za zračenje i -1 za vakuum (kosmološka konstanta). • Pretpostavićemo da su sve tri komponente neinteragujuće. Osim za fazu ranog svemira ove pretpostavka deluje sasvim razumno

  15. Komponente kosmičkog fluida1.Materija • U principu, materija bi se mogla pojavljivati u više različitih formi • To i jeste slučaj!!! • Pored barionske materije • Detektovana je i tzv. tamna materija • Mada se ukupna gustina materije može prikazati kao • Nećemo praviti razliku izmedju njih jer samo TOTALNA gustuna materije utiče na evolucije faktora skale • Uz preptpostavku da je termalna energija čestica materije mngo manja od energije mirovanja (prašina ) odnos sadašnje gustine materije i njene gustine u nekom drugom (kosmičkom) trenutku t je

  16. Komponente kosmičkog fluida1.Zračenje i vakuum Radijacija, na početku dominantna, posle nekih 300 000 godina, postaje zanemarljiva u odnosu na materiju jer opada sa 4-tim stepenom faktora skale, za razliku od gustine materije koja opada sa 3-im stepenom..

  17. Fridmanove jednačine Tzv. Prva ili vremenska jednačina Druga ili ‚‚prostorna‚‚ jednačina

  18. Fridmanovi modeli bazirani na Ajnštajnovim jednačinama • U stvari “običan” kosi hitac!!!

  19. Kako ovo izgleda u prostoru • Zatvoreni model svemira • Otvoreni model svemira a) Ravni model svemira b) model sa negativnom krivinom

  20. Originalna merenja su bila samo ovde! Moderni Hubble-ov Diagram Ne postoje objekti koji se ne udaljavaju od nas

  21. Cela evolucija svemira

  22. Svemir se danas širi. Vratimo sliku unazad: U prošlosti, svemir je bio mnogo manji. Gustina je bila mnogo veća. Temperatura je bila mnogo veća. Implikacije ekspanzije

  23. Vruće stvari emituju elektromagnetno zračenje. Mozemo li da vidimo zračenje iz rane faze evolucije univerzuma?

  24. Termalna radijacija • Kako izgleda termalna radiacija? • Svi objekti koji emituju samo svetlost imaju isti spektar • Topliji objekti su svetliji (~ T4) • Topliji objekti su plaviji ( 1/T) Izgleda “belo” Izgleda crveno Nevidljivo

  25. CMBR –slika neba T = 2.7 K COBE team

  26. Topliji i hladniji delovi svemira, prema COBE-u, pre nastanka galaksija

  27. Najpreciznija CMBR slika neba do sada. Satelit: WMAP Sa WMAP website-a

  28. Kako nastaju atomi

  29. Univerzum je bio još topliji i još gušći. Kao unutrašnjost sunca danas. Toliko topao da je mogao da podrži nukleranu fuziju. Fuzija kreira nove elemente. Nuklearna fuzija vodonika u helijum, helijuma u ugljenik itd. Sve do gvožđa. Fuzija elemenata težih od gvožđa zahteva utrošak energije i ne može da bude spontana. Šta je bilo pre toga?

  30. Sastav Univerzuma ili Sada znamo da mnogo ne znamo

  31. Obzervacije: Ekspanzija Termalna radijacija CMBR Dominacija lakih elemenata Precizni testovi: Istorija ekspanzije Sastav Univerzuma M = 0.04 DM = 0.23  = 0.73 Konačna slika big bang-a Imamo Standardni Kosmološki Model Preostale misterije: tamna matrija (dark matter) i tamna energija (dark energy) ili kosmološka konstanta. Njihovo prisustvo je detektovano ali za sada nemamo ideju šta bi to moglo da bude.

  32. Čemu još inflacija? • Problem horizonta (horizon problem) • Problem ``ravnoće`` • Problem velikih kosmičkih struktura • Problem monopola

  33. Inflatorni modeli

  34. Šta je inflacija • U kosmologiji pod inflacijom podrazumevamo period evolucije vasione u kome se ona širila po eksponencijalnom zakonu

  35. Do ovog rešenja se lako dolazi iz Fridmanovih jednačina ukoliko se pretpostavi da se uticaj materije može zanemariti i da postoji ‚‚negativan pritisak‚‚ koji ima antigravitaciono dejstvo – kosmološka konstanta.

  36. Kvantna kosmologija • Osnovni zadatak kvantne kosmologije (QC) je da opišeevoluciju svemira u njegovoj veoma ranoj fazi. • Potreba da se razumeju ovi novi i veoma iznenadjujući fakti, uključujući (cold) ``dark matter``, motivisalo je brojne istraživače da ponovo analizirajurazličite inflacione scenarije. • Uprkos nekim evidentnim problemima, kao što su nedovoljno dug period inflacije, ‘’tachyon-driven’’ scenario ostaje veoma interesantan za proučavanje.

  37. širenje svemira

  38. Evolucija svemira, inflacioni scenario

  39. Inflacija kao teorija harmonijskog oscilatora Eternal Inflation

  40. O inflaciji • Einstein equation: • Klein-Gordon equation: • Compare with equation for the harmonic oscillator withfriction:

  41. Kako ``radi`` inflacija

  42. Small quantum fluctuations of all physical fields exist everywhere. They aresimilar to waves in the vacuum, which appear and then rapidly oscillate,move and disappear. Inflation stretched them, together with stretching theuniverse. When the wavelength of the fluctuations became sufficiently large,they stop moving and oscillating, and do not disappear. They look like frozenwaves.

  43. When expansion of the universe continues, new quantum fluctuations become stretched, stop oscillation and freeze on top of the previously frozen fluctuations.

  44. This process continues, and eventually the universe becomes populatedby inhomogeneous scalar field. Its energy takes different values in differentparts of the universe. These inhomogeneities are responsible for theformation of galaxies. Sometimes these fluctuations are so large that they substantially increasethe value of the scalar field in some parts of the universe. Then inflation inthese parts of the universe occurs again and again. In other words, theprocess of inflation becomes eternal. Simulacija 1 Simulacija 2

  45. Kvantne fluktuacije tokom inflacije

  46. Temperatura ``neba`` - WMAP

  47. Inflatorni i/ili Higs(s)ov potencijal

  48. New and old inflation

  49. ``Our Dream``

More Related