Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Λέανδρος Περιβολαρόπουλος Αν. Καθηγητής, Γραφείο: Φ2-303 Open page.

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Παρουσίαση με θέμα: "Λέανδρος Περιβολαρόπουλος Αν. Καθηγητής, Γραφείο: Φ2-303 Open page."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Λέανδρος Περιβολαρόπουλος Αν. Καθηγητής, Γραφείο: Φ2-303 Open page

2 Ορισμός Κοσμολογίας – Βασική Θεωρία Tα Παρατηρησιακά Δεδομένα Hubble και ο Παράγοντας Διαστολής Κοσμολογικές Παρατηρήσεις Σύνοψη - Βιβλιογραφία Γενική Σχετικότητα και θεωρητική πρόβλεψη εξέλιξης Παράγοντα Διαστολής Το αίνιγμα της Σκοτεινής Ενέργειας

3 Απόσταση Γαλαξιών Απόσταση Αστέρων Ηλιακό Σύστημα ΓήΚύτταραΆτομα Πρωτόνια- quarks Βιολογία Φυσική Στερεάς- Ατομική Μοριακή Φυσική Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων Αστροφυσική Γεωλογία- Φυσική Περιβάλλοντος Κοσμολογία Πυρηνική Φυσική Σύνορα της Γνώσης: Νέοι Φυσικοί Νόμοι Γνωστοί Φυσικοί Νόμοι: Νέες Εφαρμογές

4 Ποια είναι τα συστατικά του Σύμπαντος? Θα υπάρξει ‘Τέλος’ στην ύπαρξη του Σύμπαντος? Υπήρξε ‘Αρχή’ στον Χώρο και στον Χρόνο? Γιατί ο Χώρος σε μεγάλες κλίμακες διαστέλλεται? Τι προκάλεσε την δημιουργία ‘Δομών’ στο Σύμπαν? Γιατί η διαστολή αυτή επιταχύνεται αντί να επιβραδύνεται από την βαρυτική έλξη μεταξύ των κοσμικών σωμάτων? Πως δημιουργήθηκαν οι πυρήνες των ελαφρών στοιχείων από τα πρωτογενή πρωτόνια?

5 Τι είναι ‘Κοσμολογία’; Σύγχρονη Κοσμολογία Φυσική Υψηλών Ενεργειών Γενική Σχετικότητα Κοσμικές Παρατηρήσεις Στατιστική Φυσική Δημιουργία Δομών Σκοτεινή Υλη Βαρυονική Ασυμμετρία Διαστολή Σύμπαντος Σύγχρονη Κοσμολογία: Ο τομέας της Φυσικής που έχει σαν στόχο την κατανόηση της Εξέλιξης και της Δημιουργίας του Σύμπαντος στα πλαίσια Φυσικών Νόμων.

6 Βασική Θεωρία Θεωρία Μεγάλης Εκρηξης Ομογένεια Ισοτροπία Γενική Σχετικότητα Υλη: Ιδανικό Ρευστό Διαστολή Hubble Ομογενής Ακτινοβολία Μικροκυμάτων Δημιουργία Ελαφρών Στοιχείων

7 Κοσμικές Παρατηρήσεις Ι: Κοσμικό Υπόβαθρο Μικροκυμάτων Δορυφόρος COBE Ισοτροπία και Ομοιογένεια Θερμικό Φάσμα οπως ανιχνεύθηκε από την συσκευή FIRAS του COBE Δορυφόρος COBE

8 Κοσμικές Παρατηρήσεις: Οι Όψεις τους Σύμπαντος..\030640_720.mov

9 Κοσμολογικά Δεδομένα: Η Κατανομή Γαλαξιών στο Σύμπαν (CfA Survey) 100 Mpc Τυπικό Μέγεθος Δομών: Στρώματα Γαλαξιών, Υπερσμήνη κλπ Η Βαρύτητα δεν είναι δυνατόν να δημιουργήσει τις Δομές αυτές ξεκινώντας από ομοιογένεια Υπήρξαν Πρωτογενείς Διαταραχες που προκάλεσαν την δημιουργεία δομών Κοσμικές Παρατηρήσεις ΙΙ: Δομές σε μεγάλες κλιμακες

10 Κοσμολογικά Δεδομένα: Η Κατανομή Γαλαξιών στο Σύμπαν (2dF Survey) 1000 Mpc Κοσμικές Παρατηρήσεις ΙΙ: Δομές σε μεγάλες κλιμακες

11 Κοσμικές Παρατηρήσεις: Η εξέλιξη των κοσμικών διαταραχών

12 Κοσμικές Παρατηρήσεις ΙΙΙ: Σκοτεινή Ύλη v Υπάρχει μή ορατή ύλη Μετρήσεις Κινηματικής: Τουλάχιστον 90% της ύλης του Σύμπαντος είναι Σκοτείνη Υλη άγνωστης μορφής. Αναμενόμενη Καμπύλη αν δεν υπήρχε Σκοτεινή Υλη

13 Κοσμικές Παρατηρήσεις ΙV: Η Διαστολή Hubble Edwin Hubble (1929): Οι Γαλαξίες Απομακρύνονται με ταχύτητες Ανάλογες της Απόστασης τους από την Γή.

14 Νόμος του Hubble Σταθερά του Hubble Γραμμική Προσέγγιση 1Mpc~3έτη φωτός

15 Ερμηνεία της Διαστολής Hubble A. ΓεωκεντρικήΒ. Διαστολή Χώρου

16 Περιγραφή Διαστολής Χώρου: Ο παράγοντας διαστολής α(t) Ομοιότητα με Διαστελόμενο Μπαλόνι: Φυσική Συντεταγμένη Παράγοντας Διαστολής (γεωμετρία) Ποσοτική Περιγραφή Διαστολής: Ομοιότητα με Διαστελόμενο Μπαλόνι: Φυσική Συντεταγμένη Φυσική Απόσταση

17 Η έννοια της καμπυλότητας του χώρου k=+1 Κλειστό Σύμπαν Θετική Καμπυλότητα (σφαίρα) Μηδενική Καμπυλότητα (επίπεδο) Αρνητική Καμπυλότητα (υπερβολοειδές) Γεωμετρία Ομογενούς-Ισοτροπικού Χώρου πλήρως καθορισμένη! k=0 Επίπεδο Σύμπαν k=-1 Ανοικτό Σύμπαν

18 Ο παράγοντας διαστολής και οι παρατηρήσεις τύπου Hubble Η ταχύτητα απομάκρυνσης συναρτήσει του παράγοντα διαστολής: Σύγκριση με τον νόμο του Hubble: Επιταχυνόμενο σύμπαν (μικρότερη κλίση ευθείας ( ) στο παρελθόν) Επιβραδυνόμενο σύμπαν (μεγαλύτερη ταχύτητα στο παρελθόν) πίσω στον χρόνο

19 Παρατηρήσεις: Χρήση Υπερκαινοφανών Αστέρων SnIa Obs Υπερκαινοφανής αστέρας Ια Γνωστή, μεγάλη εκπεμπόμενη φωτεινή ισχύς L Μέτρηση, (d, z) Εύρεση Η(d) Εύρεση Η(t) Εύρεση a(t) Observational Evidence from Supernovae for an Accelerating Universe and a Cosmological Constant S. Perlmutter et al., Nature 391 (1998) 51 Discovery of Supernova Explosion at Half the Age of the Universe A.G. Riess et al., Astron.J. 116 (1998)

20 Gold Dataset (157 SNeIa): Riess et. al H 0 =σταθερ ό Επιταχυνόμενο Επιταχυνόμενο σύμπαν (μικρότερη κλίση ευθείας ( ) στο παρελθόν) Επιβραδυνόμενο σύμπαν (μεγαλύτερη ταχύτητα στο παρελθόν)

21 Η παρατηρούμενη εξέλιξη του α(t) a(t) t Κενό Σύμπαν Επιταχυνόμενο Σύμπαν t0t0 Παρόν 0 t0t0 Επιβραδυνόμενο Σύμπαν Επιβραδυνόμενη διαστολή λόγω ελκτικής βαρύτητας ύληςΕπιταχυνόμενη διαστολή λόγω ???

22 Γιατί η διαστολή του σύμπαντος επιταχύνεται?

23 Εξέλιξη του Παράγοντα Διαστολής: Θεωρητικές Προβλέψεις Εξίσωση Einstein: Ομοιογένεια, Ισοτροπία (k, α(t)) Εξισώσεις Friedman ΓεωμετρίαΕνέργεια-Ύλη χρονική παράγωγος του α Καμπύλωση χώρου Einstein: Μετάπτωση περιηλίου πλανητών Newton: Ελλειπτικές τροχιές πλανητών

24 Το αίνιγμα της Σκοτεινής Ενεργειας Εξίσωση Einstein: Ομοιογένεια, Ισοτροπία (k, α(t)) Εξισώσεις Friedman ΓεωμετρίαΕνέργεια-Ύλη χρονική παράγωγος του α Επιταχυνόμενη Διαστολή: Δεν ισχύει η Γενική Σχετικότητα σε μεγάλες αποστάσεις και η βαρύτητα γίνεται απωστική (αντιβαρύτητα)! Σκοτεινή Ενέργεια Και οι δύο πιθανότητες ανοίγουν συναρπαστικές προοπτικές για ανακάλυψη νέων θεμελιωδών νόμων

25 Einstein (1915) Γενική Σχετικότητα: G μν = κ T μν Einstein (1917) Γ.Σ. + Στατικό Σύμπαν + Ύλη: G  -  g  =  T  Το μεγαλύτερο λάθος της ζωής μου Κοσμολογική Σταθερά: Η απλούστερη προσέγγιση Μετά ήρθε: κοσμική άπωση (p=-ρ)

26 Πρόβλημα της Κοσμολογικής Σταθεράς Δεν υπάρχει κανένα γνωστό θεωρητικό μοντέλο που να προβλέπει κατά φυσικό τρόπο την ύπαρξη τόσο μικρής κοσμολογικής σταθεράς! Αρχή κλασσικής εξέλιξης του Σύμπαντος Παρόν

27 Σύνοψη Η Σύγχρονη Κοσμολογία είναι ένας από τους δύο θεμελιώδεις τομείς της φυσικής που ερευνούν στα όρια της ανθρώπινης γνώσης και στοχεύουν στην ανακάλυψη νέων θεμελιωδών νόμων της Φύσης Η ανακάλυψη της επιταχυνόμενης διαστολής του Σύμπαντος το 1998 ανέτρεψε ριζικά την κατανόηση μας σχετικά με το ενεργειακό περιεχόμενο του Σύμπαντος και ίσως ανατρέψει και την κατανόηση που έχουμε για τους νόμους που διέπουν την βαρυτική αλληλεπίδραση.

28 Βιβλιογραφία A. Liddle: An Introduction to Modern Cosmology, Willey 2003 B. Ryden: Introduction to Cosmology, Ad. Wesley 2003 S. Dodelson: Modern Cosmology, Willey 2003 Προπτυχιακό Μάθημα: Εισαγωγή στην Σύγχρονη Κοσμολογία Διδάσκουσα: Π. Καντή Μεταπτυχιακό Μάθημα: Βαρύτητα και Κοσμολογία Διδάσκων: Λ. Περιβολαρόπουλος (διαλέξεις στο e-course:

29 Τι είδε το Φωτόνιο; Ταξίδι στην Μεγάλη Έκρηξη


Κατέβασμα ppt "Λέανδρος Περιβολαρόπουλος Αν. Καθηγητής, Γραφείο: Φ2-303 Open page."

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Διαφημίσεις Google