2. De Drie-Kelvinstraling

1. 2. DeDrie-Kelvinstraling • De inertie van de wetenschap • Waarnemingen • Planckse straling in uitdijend heelal • Een hete oerknal • Recombinatie • Nucleosynthese • Baryogenese

2. De inertie van de wetenschap • 1964 Penzias & Wilson Nobelprijs 1974 • 1965 Dicke & Peebles • 1948 Gamov,Hermann, Alpher: 5 - 28 K! Voorspelling reststraling • 1940 McKellar: 2,3 K! Vibratietemperatuur interstellair CN, CH, CH

3. Kosmische AchtergrondstralingThermisch spectrum T ~ 2.726 K COBE FIRAS 1991-1995 Per polarisatierichting en gemiddeld over richting en polarisatie. De fout in de waarnemingen is veel kleiner dan de dikte van de (Planck-)kromme!

5. Anisotropie in de temperatuur Temperatuur van de CMB (Cosmic Microwave Background) aan de hemel in kleurcode: 0 K is blauw en 4 K is rood (COBE). Het melkwegvlak loopt horizontaal en het centrum van de figuur is in de richting van het centrum van ons Melkwegstelsel.

6. Dipoolanisotropie: T  0,00335 K Fluctuaties in de CMB-temperatuur aan de hemel op een schaal tussen 2,724 K (blauw) en 2.732 K (rood) met COBE.

7. Temperatuurfluctuaties na aftrekken van de dipoolcomponent: van blauw naar rood T = 0,000018 KDe rode band is straling van ons Melkwegstelsel.

8. COBE Satelliet 53 GHz, 5.7 mm

9. DIRBE: melkwegstelsel in galactische coördinaten Blauw: 1.25 ; groen: 2.2 ; rood: 3.5

10. Babyfoto van het heelal!!!! Na aftrek van dipoolcomponent en galactische straling van stof (termisch), heet gas (vrij-vrij), kosmische straling in magneetveld (synchrotron).

11. Boomerang 1998 Mt. Erebus Antarctica

12. Boomerang

13. WMAP 2003

14. WMAP 2003

15. Plancksestraling in uitdijend heelal Doppler Hubble lichtsnelheid

16. Afkoeling van straling in een uitdijend heelal roodverschuiving (To = 2.726 K) Een hete oerknal!

17. Recombinatie Waarvandaan komt de CMB? En van hoe lang geleden? Van het oppervlak van laatste verstrooiing En van het `tijdstip van recombinatie van H t ~ enkele 100.000 jaren na de oerknal! T ~ 3000 K , 1+z ~ 1000, R/Ro ~ 0,001

19. Hoekverdeling van de temperatuurs- fluctuaties Plaats van de eerste piek bij 10: vlak heelal Relatieve hoogte van piek bij 0.50: baryon/ non-baryon 0.50 10

20. BOOMERANG (B98) COBE-DMR LSS: Large-scale structure

22. Nucleosynthese I neutronen en protonen met elkaar in evenwicht n/p vriest in omdat e+/e- annihileren

23. Nucleosynthese II Beneden kombineren neutronen en protonen, eerst tot Deuterium en vervolgens tot Helium (~ 25 %): De ouderdom van het heelal is dan 4 minuten!

24. Baryogenese Boven zijn de quarks een gas van vrije deeltjes en vormen een quark-gluonplasma (de zes quarks, elk in drie kleuren, de drie neutrino’s, de drie elektrisch geladen leptonen, elk van deze deeltjes met hun antideeltje, de gluonen, de vectorbosonen en de fotons, en al deze deeltjes in thermisch evenwicht met elkaar bij een temperatuur T) Daarbeneden kombineren quarks en antiquarks tot gewone materie (baryonen): p (=uud) en n (=udd). Het heelal is dan enkele microseconden oud.

25. Quark Gluon PlasmaCERN-SPS`Little Bang’3 GeV/fm3kT ~ 240 MeV

26. Expansieparameter R(t) “Straal” van het heelal T(K) 1010 3000 2,726 1 3 x 109 1000 7 1+z nu verste quasar n/p vast, ontkoppeling helium

27. WMAP 2003

28. WMAP 2003