Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów...

65
Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów Ewolucja Wszechświata Aleksander Filip Żarnecki Wyklad ogólnouniwersytecki Wydzial Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego 9 stycznia 2018 A.F.Żarnecki WCE Wyklad 13 9 stycznia 2018 1 / 35

Transcript of Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów...

Page 1: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Wszechświat Cząstek Elementarnych dla HumanistówEwolucja Wszechświata

Aleksander Filip Żarnecki

Wykład ogólnouniwersytecki

Wydział Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego

9 stycznia 2018

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 1 / 35

Page 2: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Wykład 13

1 Ogólna Teoria Względności

2 Efekt Dopplera i prawo Hubbla

3 Ewolucja Wszechświata

4 Gęstość materii we Wszechświecie

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 2 / 35

Page 3: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Granice stosowalności mechaniki klasycznej

Do tej pory mówiliśmy tylko o efektach relatywistycznych i kwantowych

Współczesna fizyka cząstek opisywana jest w języku Kwantowych TeoriiPola łaczących szczególną teorię względności z mechaniką kwantową

Ale odstępstwa od fizyki klasycznej wystepują też dla dużych obiektów...

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 3 / 35

Page 4: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Granice stosowalności mechaniki klasycznej

Do tej pory mówiliśmy tylko o efektach relatywistycznych i kwantowych

Współczesna fizyka cząstek opisywana jest w języku Kwantowych TeoriiPola łaczących szczególną teorię względności z mechaniką kwantową

Ale odstępstwa od fizyki klasycznej wystepują też dla dużych obiektów...A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 3 / 35

Page 5: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Wykład 13

1 Ogólna Teoria Względności

2 Efekt Dopplera i prawo Hubbla

3 Ewolucja Wszechświata

4 Gęstość materii we Wszechświecie

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 4 / 35

Page 6: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Wprowadzenie

GrawitacjaGawitacja jest najbardziej “widocznym” oddziaływaniem.Mimo to stosunkowo długo brak było spójnej teorii grawitacji.Bardzo długo nie dostrzegano związku między np. ruchem planet i lotemkuli armatniej.

Newton 1687Prawo powszechnego ciążenia:Każda cząstka we wszechświecie przyciąga każdą inną cząstkę siłąproporcjonalną do iloczynu ich mas i odwrotnie proporcjonalną dokwadratu odległości między nimi.

Fg = GN ·m1m2

r2

GN ≈ 6.67 · 10−11 m3

kg s

Nie widzimy oddziaływania między dwoma jabłkami, bo grawitacja zbyt słaba...

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 5 / 35

Page 7: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Wprowadzenie

GrawitacjaGawitacja jest najbardziej “widocznym” oddziaływaniem.Mimo to stosunkowo długo brak było spójnej teorii grawitacji.Bardzo długo nie dostrzegano związku między np. ruchem planet i lotemkuli armatniej.

Newton 1687Prawo powszechnego ciążenia:Każda cząstka we wszechświecie przyciąga każdą inną cząstkę siłąproporcjonalną do iloczynu ich mas i odwrotnie proporcjonalną dokwadratu odległości między nimi.

Fg = GN ·m1m2

r2

GN ≈ 6.67 · 10−11 m3

kg s

Nie widzimy oddziaływania między dwoma jabłkami, bo grawitacja zbyt słaba...

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 5 / 35

Page 8: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Wprowadzenie

GrawitacjaGawitacja jest najbardziej “widocznym” oddziaływaniem.Mimo to stosunkowo długo brak było spójnej teorii grawitacji.Bardzo długo nie dostrzegano związku między np. ruchem planet i lotemkuli armatniej.

Newton 1687Prawo powszechnego ciążenia:Każda cząstka we wszechświecie przyciąga każdą inną cząstkę siłąproporcjonalną do iloczynu ich mas i odwrotnie proporcjonalną dokwadratu odległości między nimi.

Fg = GN ·m1m2

r2 GN ≈ 6.67 · 10−11 m3

kg s

Nie widzimy oddziaływania między dwoma jabłkami, bo grawitacja zbyt słaba...

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 5 / 35

Page 9: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Wprowadzenie

GrawitacjaPrawo powszechnego ciążenia Newtona było bardzo proste, a jednocześnieuniwersalne. Tłumaczyło wszystkie znane nam zjawiska związane zoddziaływaniami grawitacyjnymi.

Uniwersalność praw natury widoczna też w podobieństwie do prawaCoulomba (oddziaływanie ładunków elektrycznych):

Fg = GN ·m1m2

r2 ⇔ Fel = k · q1q2

r2

W wiek XX wchodziliśmy z prostym i eleganckim opisem praktyczniewszystkich znanych zjawisk...

Jednak Einstein dostrzegł, że “powszechność” ciążenia stanowi problem wopisie grawitacji na dużych skalach - nie mamy “punktu odniesienia”względem którego moglibyśmy badać ruch ciał...

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 6 / 35

Page 10: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Wprowadzenie

GrawitacjaPrawo powszechnego ciążenia Newtona było bardzo proste, a jednocześnieuniwersalne. Tłumaczyło wszystkie znane nam zjawiska związane zoddziaływaniami grawitacyjnymi.

Uniwersalność praw natury widoczna też w podobieństwie do prawaCoulomba (oddziaływanie ładunków elektrycznych):

Fg = GN ·m1m2

r2 ⇔ Fel = k · q1q2

r2

W wiek XX wchodziliśmy z prostym i eleganckim opisem praktyczniewszystkich znanych zjawisk...

Jednak Einstein dostrzegł, że “powszechność” ciążenia stanowi problem wopisie grawitacji na dużych skalach - nie mamy “punktu odniesienia”względem którego moglibyśmy badać ruch ciał...

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 6 / 35

Page 11: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Wprowadzenie

GrawitacjaPrawo powszechnego ciążenia Newtona było bardzo proste, a jednocześnieuniwersalne. Tłumaczyło wszystkie znane nam zjawiska związane zoddziaływaniami grawitacyjnymi.

Uniwersalność praw natury widoczna też w podobieństwie do prawaCoulomba (oddziaływanie ładunków elektrycznych):

Fg = GN ·m1m2

r2 ⇔ Fel = k · q1q2

r2

W wiek XX wchodziliśmy z prostym i eleganckim opisem praktyczniewszystkich znanych zjawisk...

Jednak Einstein dostrzegł, że “powszechność” ciążenia stanowi problem wopisie grawitacji na dużych skalach - nie mamy “punktu odniesienia”względem którego moglibyśmy badać ruch ciał...

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 6 / 35

Page 12: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Wprowadzenie

Ogólna Teoria Względności

W 1916 Einstein zaproponował nowepodejście do opisu grawitacji.

Grawitacja nie jest już opisywana jako siła,ale jako odkształcenieczasoprzestrzeni!

Materia powoduje zakrzywienie czasoprzestrzeni.Zakrzywienie czasoprzestrzeni decyduje o ruchu “swobodnej” materii

Światło porusza się po trajektoriach odpowiadających najmniejszejodległości (najszybszej propagacji) między dwoma punktami.

W zakrzywionej czasoprzestrzeni nie są to już linie proste!

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 7 / 35

Page 13: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Wprowadzenie

Ogólna Teoria Względności

W 1916 Einstein zaproponował nowepodejście do opisu grawitacji.

Grawitacja nie jest już opisywana jako siła,ale jako odkształcenieczasoprzestrzeni!

Materia powoduje zakrzywienie czasoprzestrzeni.Zakrzywienie czasoprzestrzeni decyduje o ruchu “swobodnej” materii

Światło porusza się po trajektoriach odpowiadających najmniejszejodległości (najszybszej propagacji) między dwoma punktami.

W zakrzywionej czasoprzestrzeni nie są to już linie proste!

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 7 / 35

Page 14: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Wprowadzenie

Ogólna Teoria Względności

W 1916 Einstein zaproponował nowepodejście do opisu grawitacji.

Grawitacja nie jest już opisywana jako siła,ale jako odkształcenieczasoprzestrzeni!

Materia powoduje zakrzywienie czasoprzestrzeni.Zakrzywienie czasoprzestrzeni decyduje o ruchu “swobodnej” materii

Światło porusza się po trajektoriach odpowiadających najmniejszejodległości (najszybszej propagacji) między dwoma punktami.

W zakrzywionej czasoprzestrzeni nie są to już linie proste!

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 7 / 35

Page 15: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Soczewkowanie grawitacyjne

Materia powoduje zakrzywienie czasoprzestrzeni. Zakrzywienieczasoprzestrzeni decyduje o ruchu materii i biegu promieni światła.

W obecności silnych pól grawitacyjnych może być więcej niż jedna droga...A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 8 / 35

Page 16: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Soczewkowanie grawitacyjne

Materia powoduje zakrzywienie czasoprzestrzeni. Zakrzywienieczasoprzestrzeni decyduje o ruchu materii i biegu promieni światła.

Kosmiczny TeleskopHubble’a

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 8 / 35

Page 17: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Soczewkowanie grawitacyjne

Materia powoduje zakrzywienie czasoprzestrzeni. Zakrzywienieczasoprzestrzeni decyduje o ruchu materii i biegu promieni światła.

Zdjęcie z KosmicznegoTeleskopu Hubble’a

Niebieskie łuki - wielokrotnyobraz odległej galaktyki położonejza masywną gromadą galaktyk.

⇒ bezpośredni dowódsłuszności OTW

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 8 / 35

Page 18: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Soczewkowanie grawitacyjne

Silne soczewkowanie grawitacyjneW przypadku dużego zakrzywienia przestrzeni możemy obserwować silnezniekształcenia, a nawet wielokrotne obrazy danego obiektu

Słabe soczewkowanie grawitacyjneW przypadku mniejszego zakrzywienia przestrzeni obserwujemy jedynieniewielkie zniekształcenie obrazu ⇒ analiza statystyczna

W obu przypadkach możemy wnioskować o masie obiektów znajdującychsię na drodze promieni świetlnych.

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 9 / 35

Page 19: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Soczewkowanie grawitacyjne

Silne soczewkowanie grawitacyjneW przypadku dużego zakrzywienia przestrzeni możemy obserwować silnezniekształcenia, a nawet wielokrotne obrazy danego obiektu

Słabe soczewkowanie grawitacyjneW przypadku mniejszego zakrzywienia przestrzeni obserwujemy jedynieniewielkie zniekształcenie obrazu ⇒ analiza statystyczna

W obu przypadkach możemy wnioskować o masie obiektów znajdującychsię na drodze promieni świetlnych.

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 9 / 35

Page 20: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Soczewkowanie grawitacyjne

Silne soczewkowanie grawitacyjneW przypadku dużego zakrzywienia przestrzeni możemy obserwować silnezniekształcenia, a nawet wielokrotne obrazy danego obiektu

Słabe soczewkowanie grawitacyjneW przypadku mniejszego zakrzywienia przestrzeni obserwujemy jedynieniewielkie zniekształcenie obrazu ⇒ analiza statystyczna

W obu przypadkach możemy wnioskować o masie obiektów znajdującychsię na drodze promieni świetlnych.

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 9 / 35

Page 21: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Wykład 13

1 Ogólna Teoria Względności

2 Efekt Dopplera i prawo Hubbla

3 Ewolucja Wszechświata

4 Gęstość materii we Wszechświecie

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 10 / 35

Page 22: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Efekt Dopplera

Przypadek klasyczny

W przypadku fal dźwiękowych znamy zcodziennego doświadczenia...

Jeśli źródło dźwięku jest nieruchomewzględem obserwatora, obserwator słyszydźwięk o niezmienionej częstości.

Jeśli źródło dźwięku porusza się względem obserwatora, obserwator słyszydźwięk o wyższej lub niższej częstości (zależnie od kierunku ruchu)

fobs =f(

1− vc

)

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 11 / 35

Page 23: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Efekt Dopplera

Przypadek klasyczny

W przypadku fal dźwiękowych znamy zcodziennego doświadczenia...

Jeśli źródło dźwięku jest nieruchomewzględem obserwatora, obserwator słyszydźwięk o niezmienionej częstości.

Jeśli źródło dźwięku porusza się względem obserwatora, obserwator słyszydźwięk o wyższej lub niższej częstości (zależnie od kierunku ruchu)

fobs =f(

1− vc

)A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 11 / 35

Page 24: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Linie widmowe

Linie emisyjneŚwiatło emitowane przezwzbudzone atomy.

W obu przypadkach pozycja linii jest ściśle określona(charakterystyczna dla danego atomu)

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 12 / 35

Page 25: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Linie widmowe

Linie emisyjneŚwiatło emitowane przezwzbudzone atomy.

Linie absorpcyjneWidoczne w świetleprzechodzącym przez gaz.

W obu przypadkach pozycja linii jest ściśle określona(charakterystyczna dla danego atomu)

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 12 / 35

Page 26: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Linie widmowe

Linie emisyjneŚwiatło emitowane przezwzbudzone atomy.

Linie absorpcyjneWidoczne w świetleprzechodzącym przez gaz.

W obu przypadkach pozycja linii jest ściśle określona(charakterystyczna dla danego atomu)

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 12 / 35

Page 27: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Efekt Dopplera dla światła

Mierząc linie absorpcyjne w widmie galaktyk możemy wnioskować o ichruchu

i wyznaczyć ich prędkość względem nas

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 13 / 35

Page 28: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Efekt Dopplera dla światła

Mierząc linie absorpcyjne w widmie galaktyk możemy wnioskować o ichruchu i wyznaczyć ich prędkość względem nas

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 13 / 35

Page 29: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Prawo Hubbla (1929)

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 14 / 35

Page 30: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Prawo Hubbla (1929)

Edwin Hubble jako pierwszy powiązałobserwowane prędkości mgławic z ichodległością od Ziemi.

Zauważył on, że prędkość ’ucieczki’rośnie z odległością od Ziemi:

v = H · r

r - odległość, H - stała Hubbla

Obecne pomiary: H ∼ 70 km/s/Mpc

1Mpc ≈ 3 · 1022m

Oryginalne wyniki Hubbla:

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 15 / 35

Page 31: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Prawo Hubbla (1929)

Edwin Hubble jako pierwszy powiązałobserwowane prędkości mgławic z ichodległością od Ziemi.

Zauważył on, że prędkość ’ucieczki’rośnie z odległością od Ziemi:

v = H · r

r - odległość, H - stała Hubbla

Obecne pomiary: H ∼ 70 km/s/Mpc

1Mpc ≈ 3 · 1022m

Współczesne pomiary:

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 15 / 35

Page 32: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Prawo Hubbla

Pomiar odległości

Wyznaczenie odległości jest znacznietrudniejsze od wyznaczenia"przesunięcia ku czerwieni".

Najczęściej posługujemy się tzw.świecami standardowymi - obiektami,których bezwzględna jasność jestznana.

Na największych odległościach są toSupernowe typu 1A.

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 16 / 35

Page 33: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Prawo Hubbla

Obserwacja Hubbla, że wszystkie obiekty oddalają się, nie wyróżnia wżaden sposób naszego układu odniesienia.

Dowolne dwa obiekty oddalać się bedą w ten sam sposób.A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 17 / 35

Page 34: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Wykład 13

1 Ogólna Teoria Względności

2 Efekt Dopplera i prawo Hubbla

3 Ewolucja Wszechświata

4 Gęstość materii we Wszechświecie

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 18 / 35

Page 35: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Ewolucja Wszechświata

Kosmologia

Kosmologia zajmuje się opisem Wszechświata na odległościach większychod rozmiarów wszystkich znanych nam struktur ⇒ “skala kosmologiczna”

Zasada kosmologiczna: w skalach kosmologicznych Wszechświat traktujemyjako jednorodny i izotropowy ⇒ materia jest rozłożona równomiernie

Obserwowany ruch względny na tych odległościach opisujemy jakorozszerzanie się całego Wszechświata, w którym "zawieszone" sąposzczególne obiekty.

Z równań Einsteina wynika, że nasz Wszechświat ewoluował z punktowegoskupiska nieskończonej energii...

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 19 / 35

Page 36: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Ewolucja Wszechświata

Kosmologia

Kosmologia zajmuje się opisem Wszechświata na odległościach większychod rozmiarów wszystkich znanych nam struktur ⇒ “skala kosmologiczna”

Zasada kosmologiczna: w skalach kosmologicznych Wszechświat traktujemyjako jednorodny i izotropowy ⇒ materia jest rozłożona równomiernie

Obserwowany ruch względny na tych odległościach opisujemy jakorozszerzanie się całego Wszechświata, w którym "zawieszone" sąposzczególne obiekty.

Z równań Einsteina wynika, że nasz Wszechświat ewoluował z punktowegoskupiska nieskończonej energii...

Big Bang

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 19 / 35

Page 37: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Ewolucja Wszechświata

Kosmologia

Kosmologia zajmuje się opisem Wszechświata na odległościach większychod rozmiarów wszystkich znanych nam struktur ⇒ “skala kosmologiczna”

Zasada kosmologiczna: w skalach kosmologicznych Wszechświat traktujemyjako jednorodny i izotropowy ⇒ materia jest rozłożona równomiernie

Obserwowany ruch względny na tych odległościach opisujemy jakorozszerzanie się całego Wszechświata, w którym "zawieszone" sąposzczególne obiekty.

Z równań Einsteina wynika, że nasz Wszechświat ewoluował z punktowegoskupiska nieskończonej energii...

Wielki Wybuch

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 19 / 35

Page 38: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Ewolucja Wszechświata

Na samym początku gęstość energii była bardzo duża.

Na poziomie cząstek oznacza to, że cząstki miały bardzo duże energiekinetyczne, znacznie większe od ich mas.

Nie istniały żadne obiekty złożone (nukleony, jądra atomowe, atomy), gdyżenergie były znacznie większe od energii wiązania.

Wszystkie cząstki elementarne znajdowały się w stanie równowagi, gdyżnieustannie zachodziły procesy anihilacji i kreacji.

e−

e+

W+

W−

Zογ Z

ογW

W+ e+

e−

Jednak w miarę rozszerzania Wszechświata energie cząstek malały...A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 20 / 35

Page 39: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Ewolucja Wszechświata

W miarę rozszerzania maleją energie zderzających się cząstek.Stopniowo przestają być produkowane i zanikają najcięższe cząstki,a zaczynają powstawać stany związane:

Xe−

e+

W+

W−

Zογ Z

ογW

W+ e+

e−

OK

zanikają swobodne bozony W± i Z (10−10 sekundy)

kwarki formują neutrony i protony (10−5 sekundy)protony i neutrony tworzą jądra lekkich pierwiastków (3 minuty)elektrony i jądra tworzą atomy (300 000 lat)formacja galaktyk, synteza ciężkich pierwiastków w gwiazdach (1 Gy)

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 21 / 35

Page 40: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Ewolucja Wszechświata

W miarę rozszerzania maleją energie zderzających się cząstek.Stopniowo przestają być produkowane i zanikają najcięższe cząstki,a zaczynają powstawać stany związane:

Xe−

e+

W+

W−

Zογ Z

ογW

W+ e+

e−

OK

zanikają swobodne bozony W± i Z (10−10 sekundy)kwarki formują neutrony i protony (10−5 sekundy)

protony i neutrony tworzą jądra lekkich pierwiastków (3 minuty)elektrony i jądra tworzą atomy (300 000 lat)formacja galaktyk, synteza ciężkich pierwiastków w gwiazdach (1 Gy)

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 21 / 35

Page 41: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Ewolucja Wszechświata

W miarę rozszerzania maleją energie zderzających się cząstek.Stopniowo przestają być produkowane i zanikają najcięższe cząstki,a zaczynają powstawać stany związane:

Xe−

e+

W+

W−

Zογ Z

ογW

W+ e+

e−

OK

zanikają swobodne bozony W± i Z (10−10 sekundy)kwarki formują neutrony i protony (10−5 sekundy)protony i neutrony tworzą jądra lekkich pierwiastków (3 minuty)

elektrony i jądra tworzą atomy (300 000 lat)formacja galaktyk, synteza ciężkich pierwiastków w gwiazdach (1 Gy)

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 21 / 35

Page 42: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Ewolucja Wszechświata

W miarę rozszerzania maleją energie zderzających się cząstek.Stopniowo przestają być produkowane i zanikają najcięższe cząstki,a zaczynają powstawać stany związane:

Xe−

e+

W+

W−

Zογ Z

ογW

W+ e+

e−

OK

zanikają swobodne bozony W± i Z (10−10 sekundy)kwarki formują neutrony i protony (10−5 sekundy)protony i neutrony tworzą jądra lekkich pierwiastków (3 minuty)elektrony i jądra tworzą atomy (300 000 lat)

formacja galaktyk, synteza ciężkich pierwiastków w gwiazdach (1 Gy)

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 21 / 35

Page 43: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Ewolucja Wszechświata

W miarę rozszerzania maleją energie zderzających się cząstek.Stopniowo przestają być produkowane i zanikają najcięższe cząstki,a zaczynają powstawać stany związane:

Xe−

e+

W+

W−

Zογ Z

ογW

W+ e+

e−

OK

zanikają swobodne bozony W± i Z (10−10 sekundy)kwarki formują neutrony i protony (10−5 sekundy)protony i neutrony tworzą jądra lekkich pierwiastków (3 minuty)elektrony i jądra tworzą atomy (300 000 lat)formacja galaktyk, synteza ciężkich pierwiastków w gwiazdach (1 Gy)

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 21 / 35

Page 44: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Ewolucja Wszechświata

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 22 / 35

Page 45: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Ewolucja Wszechświata

Czy Wszechświat będzie się rozszerzał w nieskończoność ?

Z Ogólnej Teorii Względności wynika, że przyszłość Wszechświata wiąże sięściśle z krzywizną przestrzeni i zależy od gęstościi materii ρ.

Gęstość krytyczna: ρc = 3H2

8πG ∼ 10−26kg/m3 ∼ 10 atomów H w m3

ρ = ρc

ρ < ρc

ρ > ρc

asymptotycznie “zatrzyma” się

będzie zawsze rozszerzał się

kiedyś zacznie się zapadać

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 23 / 35

Page 46: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Krzywizna przestrzeni

Całkowita gęstośćmaterii/energii weWszechświecie decydujeteż o geometrii przestrzenina skalachkosmologicznych!

Lokalnie wiemy, żeprzestrzeń jest płaska(suma kątów trójkątawynosi 180).

Ale na dużychodległościach trudno tosprawdzić...

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 24 / 35

Page 47: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Wykład 13

1 Ogólna Teoria Względności

2 Efekt Dopplera i prawo Hubbla

3 Ewolucja Wszechświata

4 Gęstość materii we Wszechświecie

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 25 / 35

Page 48: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Gęstość materii we Wszechświecie

Charakter ewolucji Wszechświata zależą od gęstości materii.Można spróbować ją zmierzyc na różne sposoby: Ω ≡ ρ/ρc

z pomiaru promieniowania gwiazd i materii międzygwiezdnej⇒ materia “świetlista”

Ωlumi ∼ 0.006

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 26 / 35

Page 49: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Gęstość materii we Wszechświecie

Charakter ewolucji Wszechświata zależą od gęstości materii.Można spróbować ją zmierzyc na różne sposoby: Ω ≡ ρ/ρc

z pomiaru promieniowania gwiazd i materii międzygwiezdnej⇒ materia “świetlista”

Ωlumi ∼ 0.006

z pomiaru zawartości lekkich pierwiastków + model nukleosyntezy(Wielki Wybuch)⇒ materia “barionowa”

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 26 / 35

Page 50: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Pierwotna nukleosynteza

W zależności od stosunku gęstościmaterii do promieniowania, różnepierwiastki produkują się w różnej ilości.

Składnikiem koniecznym do produkcjijąder cięższych od wodoru są neutrony

Pierwszy krok - produkcja deuteru:

p + n −→ 2H + γ

(zależy od gęstością materii)

Konkurencyjny jest rozpad neutronu(zachodzi niezależnie od gęstości):

n −→ p + e− + νe

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 27 / 35

Page 51: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Pierwotna nukleosynteza

W zależności od stosunku gęstościmaterii do promieniowania, różnepierwiastki produkują się w różnej ilości.

Składnikiem koniecznym do produkcjijąder cięższych od wodoru są neutrony

Pierwszy krok - produkcja deuteru:

p + n −→ 2H + γ

(zależy od gęstością materii)

Konkurencyjny jest rozpad neutronu(zachodzi niezależnie od gęstości):

n −→ p + e− + νe

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 27 / 35

Page 52: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Gęstość materii we Wszechświecie

Charakter ewolucji Wszechświata zależą od gęstości materii.Można spróbować ją zmierzyc na różne sposoby: Ω ≡ ρ/ρc

z pomiaru promieniowania gwiazd i materii międzygwiezdnej⇒ materia “świetlista”

Ωlumi ∼ 0.006

z pomiaru zawartości lekkich pierwiastków + model nukleosyntezy(Wielki Wybuch)⇒ materia “barionowa”

Ωb ∼ 0.05

z pomiaru oddziaływań grawitacyjnych (np. rotacja galaktyk)⇒ materia “grawitacyjna” (całkowita ?)

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 28 / 35

Page 53: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Gęstość materii we Wszechświecie

Charakter ewolucji Wszechświata zależą od gęstości materii.Można spróbować ją zmierzyc na różne sposoby: Ω ≡ ρ/ρc

z pomiaru promieniowania gwiazd i materii międzygwiezdnej⇒ materia “świetlista”

Ωlumi ∼ 0.006

z pomiaru zawartości lekkich pierwiastków + model nukleosyntezy(Wielki Wybuch)⇒ materia “barionowa”

Ωb ∼ 0.05

z pomiaru oddziaływań grawitacyjnych (np. rotacja galaktyk)⇒ materia “grawitacyjna” (całkowita ?)

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 28 / 35

Page 54: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Gęstość materii we Wszechświecie

Ciemna materia? Znane nam prawa dynamiki nietłumaczą rotacji galaktyk.

Ramiona wirują szybciej niżoczekiwalibyśmy z prawgrawitacji i dynamiki

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 29 / 35

Page 55: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Oddziaływania grawitacyjne

Projekt 2dF Galaxy Redshift SurveyPomiar przesunięcia ku czerwieni dla około 250 000 galaktyk

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 30 / 35

Page 56: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Oddziaływania grawitacyjne

Otrzymujemy trójwymiarową mapę Wszechświata. Rozkład galaktyk, nawetna największych skalach nie jest jednorodny. Widzimy wyraźne struktury...

Znana nam materia barionowa nie wystarcza do opisu oddziaływańgrawitacyjnych na skalach międzygalaktycznych.

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 31 / 35

Page 57: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Oddziaływania grawitacyjne

Otrzymujemy trójwymiarową mapę Wszechświata. Rozkład galaktyk, nawetna największych skalach nie jest jednorodny. Widzimy wyraźne struktury...

Znana nam materia barionowa nie wystarcza do opisu oddziaływańgrawitacyjnych na skalach międzygalaktycznych.

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 31 / 35

Page 58: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Oddziaływania grawitacyjne

Znana nam materia barionowa nie tłumaczy też tworzenia się struktur weWszechświecie.

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 32 / 35

Page 59: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Oddziaływania grawitacyjne

Aby opisać tworzenia się struktur we Wszechświecie musimy uwzględnićwkład od ciemnej materii!

Co więcej, ciemna materia musi być “zimna” (wolna, nierelatywistyczna).Inaczej drobne struktury byłyby rozmywane...

⇒ musi składać się z masywnych cząstek

Ciężkie cząstki (“zimna” CM) Lekkie cząstki (“ciepła” CM)

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 33 / 35

Page 60: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Gęstość materii we Wszechświecie

Charakter ewolucji Wszechświata zależą od gęstości materii.Można spróbować ją zmierzyc na różne sposoby: Ω ≡ ρ/ρc

z pomiaru promieniowania gwiazd i materii międzygwiezdnej⇒ materia “świetlista”

Ωlumi ∼ 0.006

z pomiaru zawartości lekkich pierwiastków + model nukleosyntezy(Wielki Wybuch)⇒ materia “barionowa”

Ωb ∼ 0.05

z pomiaru oddziaływań grawitacyjnych (np. rotacja galaktyk)⇒ materia “grawitacyjna” (całkowita ?)

Ωm ∼ 0.3

Ωm Ωb ⇒ ciemna materia !?

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 34 / 35

Page 61: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Gęstość materii we Wszechświecie

Charakter ewolucji Wszechświata zależą od gęstości materii.Można spróbować ją zmierzyc na różne sposoby: Ω ≡ ρ/ρc

z pomiaru promieniowania gwiazd i materii międzygwiezdnej⇒ materia “świetlista”

Ωlumi ∼ 0.006

z pomiaru zawartości lekkich pierwiastków + model nukleosyntezy(Wielki Wybuch)⇒ materia “barionowa”

Ωb ∼ 0.05

z pomiaru oddziaływań grawitacyjnych (np. rotacja galaktyk)⇒ materia “grawitacyjna” (całkowita ?)

Ωm ∼ 0.3

Ωm Ωb ⇒ ciemna materia !?

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 34 / 35

Page 62: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Ciemna materia

Podsumowanie

Wiemy że ciemna materia:jest “zimna” (nierelatywistyczna)jest niebarionowajest stabilna (nie rozpada się)bardzo słabo oddziałuje (tylko grawitacyjnie?)daje wkład ok. 1/4 gęstości krytycznej (5 × materia barionowa)

Nie wiemy:Co się na nią składa (jedna czy wiele cząstek)?Jak ją bezpośrednio zaobserwować?

Wiele teorii “nowej fizyki” przewiduje istnienie tego typu cząstek.

Najczęściej wymienianym kandydatem jest LSP - najlżejsza cząstkasupersymetryczna. Mamy wciąż nadzieję, że LHC zdoła ją znaleźć...

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 35 / 35

Page 63: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Ciemna materia

Podsumowanie

Wiemy że ciemna materia:jest “zimna” (nierelatywistyczna)jest niebarionowajest stabilna (nie rozpada się)bardzo słabo oddziałuje (tylko grawitacyjnie?)daje wkład ok. 1/4 gęstości krytycznej (5 × materia barionowa)

Nie wiemy:Co się na nią składa (jedna czy wiele cząstek)?Jak ją bezpośrednio zaobserwować?

Wiele teorii “nowej fizyki” przewiduje istnienie tego typu cząstek.

Najczęściej wymienianym kandydatem jest LSP - najlżejsza cząstkasupersymetryczna. Mamy wciąż nadzieję, że LHC zdoła ją znaleźć...

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 35 / 35

Page 64: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Ciemna materia

Podsumowanie

Wiemy że ciemna materia:jest “zimna” (nierelatywistyczna)jest niebarionowajest stabilna (nie rozpada się)bardzo słabo oddziałuje (tylko grawitacyjnie?)daje wkład ok. 1/4 gęstości krytycznej (5 × materia barionowa)

Nie wiemy:Co się na nią składa (jedna czy wiele cząstek)?Jak ją bezpośrednio zaobserwować?

Wiele teorii “nowej fizyki” przewiduje istnienie tego typu cząstek.

Najczęściej wymienianym kandydatem jest LSP - najlżejsza cząstkasupersymetryczna.

Mamy wciąż nadzieję, że LHC zdoła ją znaleźć...

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 35 / 35

Page 65: Wszechświat Cząstek Elementarnych dla Humanistów ...hep.fuw.edu.pl/u/zarnecki/wce17/wyklad13.pdf · Ogólna Teoria Względności W1916Einsteinzaproponowałnowe podejściedoopisugrawitacji.

Ciemna materia

Podsumowanie

Wiemy że ciemna materia:jest “zimna” (nierelatywistyczna)jest niebarionowajest stabilna (nie rozpada się)bardzo słabo oddziałuje (tylko grawitacyjnie?)daje wkład ok. 1/4 gęstości krytycznej (5 × materia barionowa)

Nie wiemy:Co się na nią składa (jedna czy wiele cząstek)?Jak ją bezpośrednio zaobserwować?

Wiele teorii “nowej fizyki” przewiduje istnienie tego typu cząstek.

Najczęściej wymienianym kandydatem jest LSP - najlżejsza cząstkasupersymetryczna. Mamy wciąż nadzieję, że LHC zdoła ją znaleźć...

A.F.Żarnecki WCE Wykład 13 9 stycznia 2018 35 / 35