260 likes | 416 Views
Prva svemirska kuhinja. Letenka 2007. Mmm... palačinke . Sastojci: 3 jaja 300 g brašna 3 dl mleka 1 dl vode (mineralne) 2 kašike ulja malo soli. Al odakle nam jaja, brašno, so...??. Al odakle nam taj vodonik, helijum i litijum?. Recept za Sunce. Sastojci Vodonik: 2 × 10 30 kg
E N D
Prva svemirska kuhinja Letenka 2007.
Mmm... palačinke Sastojci: • 3 jaja • 300 g brašna • 3 dl mleka • 1 dl vode (mineralne) • 2 kašike ulja • malo soli Al odakle nam jaja, brašno, so...??
Al odakle nam taj vodonik, helijum i litijum? Recept za Sunce Sastojci • Vodonik: 2×1030 kg • Helijum: 5×1029 kg • Litijum: 1,7×1020 kg • Ugljenik: 6,5×1027 kg • Azot: 1,8×1027 kg • Kiseonik: 1,6×1028 kg • Teži elementi ... Kiseonik, ugljenik, azot i teži elementi nastaju u zvezdama tokom života i smrti. Od vodonika, helijuma i malo litijuma. Al od čega su bile prve zvezde? E da to je bilo jednom davno...
Čestice... • Atom • elektroni • jezgro • neutroni i protoni • kvarkovi • Osnovne, nedeljive, gradivne čestice • elektroni i neutrini • kvarkovi • Hemijski element – broj protona • na pr. 1 proton = vodonik 1H • 3 protona = litijum 7Li • Izotop – broj neutrona • na pr. 1 proton i 1 neutron = izotop vodonika = deuterijum • 3 protona i 3 neutrona = izotop litijuma = 6Li
Kvarkovi • Gradivne čestice protona i neutrona 10-15 m gluoni Proton (pozitivno naelektrisan) = 2 “up” kvark + 1 “down” kvark Neutron (bez naelektrisanja) = 1 “up” kvark + 2 “down” kvark
Materija i antimaterija • Svaka čestica ima antičesticu • Antielektron=pozitron, antikvark, antisneutrini • Antimaterija je stabilna kao obična materija! • Mogu postojati antiprotoni, antiatomi, antikamenje, antiljudi, antizvezde, antigalaksije • Ali kad se materija i antimaterija ukrste.. • Anihilacija – materija se pretvori u energiju • E=mc2 • Oslobođena energija kao iz male atomske bombe!
Fantastična četvorka • Gravitacija – dominira na velikim daljinama (drži planete u orbiti oko sunca) • Elektromagnetizam - drži atome i molekule na okupu • Slaba nuklearna sila – upravlja nuklearnim reakcijama (pretvara jedan kvark u drugi) • Jaka nuklearna sila – drži atomsko jezgro na okupu
0 -10-43 sekundi ...Temperatura =1032 K • Plankovo vreme • Pre toga …nemamo pojma! • Teorije koje imamo ne rade • Sve 4 osnovne sile ujedinjene • Fali nam TEORIJA O SVEMU da ujedini gravitaciju i kvantnu teoriju • Gravitacija se odvaja... ostale 3 sile i dalje ujedinjene
10-35- 10-33sekundi nakon VP... Temperatura =1027 K • Jaka nuklearna sila se odvaja • Inflacija! Svemir naglo raste! • Uveća se 1035 puta! Ovo objašnjava • izgled kosmičkog pozadinskog zračenja na 2,73 K i malih nepravilnosti koje se vide • objašnjava zašto nam svemir izgleda ravan
kvarkovi antikvarkovi Primordijalna supa... • Primordijalna supa • kvarkovi i antikvarkovi • elektroni i pozitroni (antielektroni) • Neutrini i antineutrini • Gama zračenje • Čestice i antičestice se poništavaju i stalno rađaju iz zračenja
10-6 sekundi nakon VP... Temperatura =1012 K • Kvarkovi i antikvarkovi se grupišu po 3 • Formiranje protona, neutrona i njihovih antičestica • 1.000.001 čestica na svakih 1.000.000 antičestica • Na kraju ostaju u glavnom čestice (kako znamo?) a sve što se poništi odlazi kao zračenje Kvarkovi osuđeni na min 1031godinu u protonskom zatvoru. Male šanse za pomilovanjem.
10-4 sekundi nakon VP... • Anihilacija preostalih antiprotona • Antičestice nestaju, ostaje zračenje i čestice • Zračenje dominira • Elektroni i pozitroni se i dalje stvaraju iz zračenja i poništavaju • Neutrini i antineutrini
+ + proton antineutrino neutron pozitron + + elektron neutron neutrino proton 0.01 sekundi nakon VP... Temperatura =1011 K • Protoni i neutroni se pretvaraju jedno u drugo • Približno jednaka količina protona i neutrona
+ + antineutrino 0.1 sekundi nakon VP... Temperatura = 5×1010 K • Neutroni su nešto teži od protona • Neutron je nestabilan! Raspada se na proton za 15 min... • Neutron vezan u jezgru je OK ali... • Suviše toplo! Čim se neutron veže za proton (jezgro) zračenje ga rasturi! • Broj neutrona opada... • 62% protona , 38% neutrona neutron proton elektron
0.1 sekundi nakon VP... Temperatura =1010 K • Gustina dovoljno opala da neutrini sad slobodno mogu da beže • Protoni se više ne vezuju za neutrine da prave neutrone • Neutroni se i dalje raspadaju • Broj neutrona i dalje opada... • 76% protona, 24% neutrona
14 sekundi nakon VP… Temperatura =3 milijarde K • Svemir se dovoljno ohladio da fotoni više ne mogu da prave parove elektron-pozitron • Elektron-pozitron anihilacija • A materije ima više nego antimaterije... • Preostaju u glavnom elektroni..
3 minuta nakon VP... Temperatura =1 milijarda K • Svemir se dovoljno ohladio da zračenje više ne moze da rasturi jezgra • Konačno prva jezgra! • Neutron+proton= DEUTERIJUM (težak vodonik) • U tom momentu 1 neutron na svakih 7 protona • Počinje “zakuvavanje”...
Nukleosinteza • Svi neutroni se utroše na deuterijum 2H • Preostali protoni daće vodonik 1H • Helijum 4He= 2 protona + 2 neutrona = 2 deuterijum • kolko će biti helijuma zavisi od količine deuterijuma • helijum:vodonik=1:10
3 minuta i 30 sekundi nakon VP... Specijalitet kuće: • Svemir se suviše ohladio za dalje “kuvanje” jezgara • Kraj nukleosinteze • Sastojci za palačinku velikog praska (za palačinku od 100g): • Vodonik ………………75 g • Helijum ……………… 25 g • Deuterijum ………… 0.01 g • Litijum, itd. …………10-8 g • Ove količine i merimo! BigBang Palačinke
Narednih 380.000 godina... • Atomi još ne mogu da se formiraju – čim se elektron veže za jezgro, zračenje ih rastavi (jonizacija) • Zračenje se odmah utroši na sudar sa elektronima ili na jonizaciju • Narednih ~380.000 godina • svemir se širi i hladi • materija i zračenje – status quo • svemir nevidljiv
380 000 godina nakon VP...Temperatura = 3000 K • Svemir se dovoljno ohladio i raširio • Zračenje i sudari nemaju više dovoljnu energiju da jonizuju • Dovoljno mala gustina za nesmetan prolaz fotona • Elektroni se spajaju sa jezgrima – ATOMI! • Preostalo zračenje nesmetano prolazi pored atoma ... i prolazi i dan danas ispunjavajući svemir • Kosmičko mikrotalasno pozadinsko zračenje
Kosmičko pozadinsko zračenje • Teorija predviđa – mi vidimo! • Kada je emitovano zračenje je bilo vidljivo (380.00 godina nakon velikog praska) • Usled istezanja (širenja) svemira, i samo zračenje se isteže • Sad ga vidimo kao mikrotalasno zračenje na temperaturi od 2,73 K (kad je emitovano bilo je ~3000 K) • Otkriveno slučajno 1965. • Arno Penzias i Robert Wilson (1978. Nobelova nagrada) • Konačan dokaz teorije vrelog velikog praska
A ostalo je istorija... • Milion godina kasnije • prve zvezde i galaksije • 9 milijardi godina kasnije • Sunce i Zemlja • 13,7 milijardi godina kasnije • Homo sapiens