1
|
- Neven Bilić
- Grupa za fiziku
- čestica i kozmologiju
- Zavod za teorijsku fiziku
- Institut Ruđer Bošković
|
2
|
- KRATKI UVOD U KOZMOLOGIJU
- TAMNA MATERIJA
- TAMNA ENERGIJA
- STVARANJE; INFLACIJA
|
3
|
- Svojstva koja bismo željeli
znati:
- Geometrija prostora
- Starost svemira
- Brzina širenja
- Količina obične (“barionske”) materije
- Količina i priroda tamne materije i tamne energije (kozmološka
konstanta)
- Formiranje struktura
- Eksperimenti koji nam to daju:
- Pozadinsko mikrovalno zračenje
- Strukture velike skale
- Koncentracije lakih elemenata
- Rotacijske krivulje galaksija
- Gravitacijske leće
- Promatranje dalekih supernova
|
4
|
- Svemir danas
- Formiranje solarnog sustava
- Formiranje struktura
- Sklapanje atoma, razvezivanje
zračenja
- Nukleosinteza
- Sinteza protona, neutrona
- Plazma: kvarkovi itd
- Elektroslabi prijelaz
- Lomljenje simetrije velikog
ujedinjenja
- Svršetak inflacije
- Era kvantne gravitacije
|
5
|
- Širenje svemira– Hubbleov zakon
- v = H d
- Pozadinsko mikrovalno zračenje – vrlo homogeno u svim smjerovima
- Big Bang nukleosinteza – proporcije lakih elemenat (H, D, He, Li)
|
6
|
|
7
|
- Srednja vrijednost
- (satelit COBE)
- Odstupanje od
- homogenosti
- Odstupanje od
- homogenosti
|
8
|
|
9
|
|
10
|
|
11
|
- Homogenost i izotropnost prostora
- Opća teorija relativnosti – gravitacija
- gmn -metrički
tenzor
- Rmn -tenzor
zakrivljenosti
- L -kozmološka
konstanta
- Materija u obliku tzv. idealnog fluida
- Tmn =(p+r) umu n -p g mn
-
um -četverovektor
brzine
- Tmn- tenzor energije-impulsa
|
12
|
|
13
|
- Kozmološka opažanja ukazuju da je svemir danas ravan
- Prema standardnom kozmološkom modelu ravan svemir zahtjeva da
gustoća materije ima tzv.
kritičnu vrijednost
- danas rcr » 10-29 g/c
|
14
|
- Iz astronomskih opažanja:
- ukupna gustoća materije r/rcr »25%
- Gustoća svijetleće materije (zvijezde, galaksije, plin ...) rlum/rcrŁ0.5%
- Iz proporcija lakih elemenata i
usporedbe s Big Bang nukleosintezom:
- gustoća barionske materije (protoni, neutroni, jezgre)
- rBar/rcrŁ5%
|
15
|
- Prema današnjim opažanjima:
- Više od 99% materije nije svijetleća
- Od toga manje od 5% obična (“barionska”)
- Oko 24% tamna nebarionska materija
- Oko 70% energija vakuuma
|
16
|
|
17
|
|
18
|
|
19
|
|
20
|
|
21
|
- Barionska
- (uobliku astrofizičkih objekata)
- Smeđi patuljci
- Crne rupe
- MACHO
- planeti
- Nebarionska
- Sterilni neutrino
- Aksion
- SUSY stabilne čestice gravitino, neutralino, aksino
|
22
|
- Promatranje dalekih supernova
tipa Ia:
- Usporedba udaljenosti
određene uz pomoć sjaja i uz pomoć brzine udaljavanja
- (Habbleov zakon) ukazuje na
ubrzano širenje svemira
|
23
|
|
24
|
- Kozmološka konstanta L
= gustoća
energije vakuuma
- Ubrzano širenje omogućuje negativni tlak energije vakuuma!
- Novi pojam: Tamna Energija
- kozmička supstanca
negativnog tlaka
- Ubrzano širenje i usporedba standardnog Big Bang modela s opažanjima
zahtjeva da gustoća energije vakuuma rL= 70% rcr
|
25
|
- Račun gustoće vakuuma u teoriji polja standardnog modela
fizike čestica daje vrijednost
oko 10120 puta veću od vrijednosti kozmološke konstante prema
kozmološkim opažanjima
- Mogući izlaz: Fizika čestica opisana je nekom novom teorijom
(supersimetrije, superstrune ...) izvan standardnog model u kojoj L=0 ali postoje drugi oblici tamne
energije
|
26
|
- Tamna materija
- tlak >0
- Stvara nehomogene nakupine –
strukture
- Javlja se u blizini barionske materije – galaksije i klasteri
- Tamna energija
- tlak<0
- Homogeno raspodjeljena u svemiru – ne stvara strukture
|
27
|
- kozmološka konstanta – gustoća energije vakuuma ne mijenja se s
vremenom
- kvintesencija - novo polje - gustoća energije mijenja se s vremenom
- kvartesencija - model ujedinjenja tamne energije i tamne materije
- Fantomska energija – negativni tlak prevazilazi gustoću energije –
Big Rip – potpuni raspad svih vezanih sustava
|
28
|
- Svemir nastaje kao kvantna fluktuacija početnog vakuuma
- Ukupna energija svemira (energija materije+energija
zračenja+gravitacija)=0
- Relacije neodređenosti:
- DE Dt » ħ
- ħ- Planckova konstanta
|
29
|
- E»0, t» Ą
-
Zbog relacija neodređenosti posudba male energije ( blizu 0)
omogućuje dugo (skoro beskonačno) trajanje svemira
|
30
|
- Nakon stvaranja vrlo brzo napuhavanje svemira: 1025 puta u
trajanju od 10-32 s.
|
31
|
- 1 Problem horizonta – homogenost i izotropnost pozadinskog zračenja
- 2 Problem ravnosti svemira – fino podešavanje početnih uvijeta
- 3 Problem početnih perturbacija gustoće
|
32
|
|
33
|
|
34
|
- Kvantne fluktuacije inflatornog polja vode
- na početne fluktuacije gustoće
- potrebne radi formiranja struktura koje
- danas opažamo
|
35
|
- Teorija
- Neutrini u kozmologiji i astrofizici
- Varijabilna kozmološka konstanta
- Modeli ujedinjenja tamne materije i tamne energije
- Fantomska energija
- Eksperiment
- CROATEA
- opservatorij za kozmičke
zrake
|
36
|
- Era kvantne gravitavije__
- Svršetak inflacije_______
- Plazma: kvarkovi itd
- Sinteza protona, neutrona
- Nukleosinteza_________
- Sklapanje atoma, razvezivanje
zračenja___
- Formiranje struktura____
- Formiranje solarnog sustava______________
- Svemir danas_________
- t=10-43 s T=1032 K
- t=10-32 s
- t=10-6 s T=1013
K
- t=5-6min – 3mj T=106 K
- t=300 000 g T=3000 K
- t=1 milijarda g
- t=10 milijardi g
- t=14 milijardi g T=2.73 K
|