Kosmologi 3

Kosmologi 3
Universums framtid
Nobelpriset i fysik 2011
Saul Perlmutter
 Brian P. Schmidt
 Adam G. Riess
 Universums expansion accelererar

Standard candles
För att undersöka universums expansion
använde de sig av supernovor klass 1a.
 De borde lysa lika starkt. Men avståndet
skulle göra att de mer avlägsna skulle
verka ljussvagare.
 De kunde mäta avstånd

hastighet

Genom att jämföra bilder av avlägsna
supernovor tagna med en viss
tidsförskjutning kunde de beräkna
hastigheten på expansionen.
En överraskande slutsats
Slutsatsen de kom fram till var att
universum verkar expandera snabbare
och snabbare.
 Expansionen accelererar.
 Detta var en ny och revolutionerande
observation.

Två mörka krafter
Beräkningar visar att vi bara kan
observera en bråkdel av universum.
 Det måste finnas ytterligare en kraft som
håller ihop universum, mörk materia.
 Det måste finnas någon kraft som gör att
universum expanderar i allt högre
hastighet, mörk energi.

Konsekvenser
Om universum expanderar i allt högre
hastighet finns två möjligheter
 Big chill: avståndet mellan galaxerna ökar
tills vi inte kan se mer än vår egen galax.
 Universum blir öde och kallt
 Big Rip: den accelererande expansionen
sliter itu universum

Gravitonen
Hur kan månen veta att den påverkas av
jordens gravitation?
 Information överförs oftast av en partikel
 Elektricitet – elektroner
 Ljus – fotoner
 Men vad överför gravitationen
 Gravitonen???

Neutriner
Vid fusionsprocessen när två väte atomer
slås ihop och bildar helium bildas även en
mycket lite partikel, neutrinon. Nästan utan
massa.
 Den är så liten att den passerar rakt
igenom jorden, mellan atomerna.
 Försök pågår att detektera neutrinon i
stora underjordiska bassänger och i isen
vid Antarktis.

Higgspartikeln
Genom matematiska beräkningar har
Peter Higgs förutsagt existensen av en
partikel som skulle kunna förklara varför
partiklar har massa.
 Kan Higgs partikeln förklara hur gravitation
uppstår.

LHC
I Cern har man byggt en
partikelaccelerator.
 I 27 km underjordiska tunnlar accelererar
man protoner till 99% av ljushastigheten
och låter dem sedan krocka.
 Med hjälp av detektorer
analyserar man
beståndsdelar

Higgs



Higgs har på senare tid blivit det viktigaste
målet för fysikerna, eftersom den är den
felande biten i vår fysikaliska världsbild.
Det är nämligen Higgs som ser till att
partiklar har massa.
Utan Higgs skulle alla partiklar vara
masslösa och liksom fotoner fara iväg med
ljusets hastighet – och då skulle det ju inte
kunna bildas atomer, stjärnor och planeter.
Sällan är ett vetenskapligt Nobelpris så
omtalat redan i förväg som 2013 års
fysikpris till François Englert och Peter
Higgs. Uppmärksamheten berodde på att
den s.k. Higgspartikeln upptäcktes vid
CERN sommaren 2012. Vid ett av teamen
som gjorde upptäckten, ATLASsamarbetet, arbetar Jonas Strandberg,
partikelfysiker vid KTH. Han berättar om
upptäckten av Higgspartikeln, om om vad
den betyder för vår kunskap om världens
uppbyggnad.
Big chill



Om den mörka energin är den enklast tänkbara
och konstant med tiden så kommer dagens
utveckling med ett accelererande universum att
fortsätta i all framtid.
Med tiden kommer allt fler galaxer att försvinna
ur vårt synfält då ljuset från dessa galaxer inte
längre hinner nå fram till oss på grund av
universums snabba expansion.
Vi kommer så att leva i en allt glesare och
kallare rymd. Detta blir the Big Chill
Big Rip




En annan tänkbar möjlighet är att expansionen drivs av
det man kallar fantomenergi.
Den har egenskapen att öka i takt med att universum
utvidgas. Då skulle utvecklingen i början likna det förra
fallet. Vi skulle leva i ett allt glesare universum men
utvecklingen skulle gå fortare.
Det vidare skeendet skulle sedan bli betydligt
våldsammare. Allt som hålls samman av
gravitationskrafter skulle slitas isär.
Först galaxhoparna sedan stjärnorna i galaxerna,
planetsystemen och vidare ned till atomens minsta
beståndsdelar. Detta är vad som brukar kallas the Big
Rip
Big Crunch





Av det man ser idag finns inga tecken som tyder
på att expansionen skulle vända och gå åt andra
hållet.
Men då ingen vet vad den mörka energin
egentligen är kan man inte helt utesluta detta.
All materia skulle då åter dra sig samman tills
den till slut befann sig i en enda punkt, en
singularitet.
Då talar vi om the Big Crunch
Gnib gnab (Big bang baklänges) uttrycker
samma sak.
Steady state
Big Bang-kosmologin utgår från principen
att universum ser likadant ut på mycket
stora avståndsskalor för alla observatörer,
vid alla tider.
 Detta betyder att universums expansion är
konstant och sker med samma takt hela
tiden. Universum är därmed oändligt
gammalt och kommer alltid att finnas.
 Denna teori har helt övergivits

Provet
Provet kommer att se ut ungefär som de
senaste No proven.
 På högre nivå kommer det mer att handla
om stora sammanhang än om fakta.
 Men för att kunna resonera bör du kunna
använda ord och begrepp inom
kosmologin
 Fördjupningsfrågorna hjälper dig att
fokusera på det väsentliga.
