Evigt gyldige sandheder med modifikationer

Præsentationer af emnet: "Evigt gyldige sandheder med modifikationer"— Præsentationens transcript:

1

2 Evigt gyldige sandheder med modifikationer
Newtons Love Evigt gyldige sandheder med modifikationer John Renner Hansen Professor og Institutleder ved Niels Bohr Institutet

3 De to veje mod Newtons Gravitationslov Den jordiske
Galileo Galilei ( ) Fremsætter to love: Inertialloven: Hvis et legeme et isoleret uden påvirkning fra andre legemer, vil det fortsætte en uniform lineær bevægelse hvis det oprindeligt var i denne tilstand, eller forblive i ro hvis det oprindeligt var sådan. Loven om det frie fald: a) Alle frit faldende legemer vil, når de startes fra hvile, tilbagelægge lige lange afstande i lige lange tidsrum. a) Faldvejen, S, er proportional med kvadratet på den tid faldet har varet: S = ½ g t2 , g er konstant og kaldes accelerationen.

4 De to veje mod Newtons Gravitationslov Den himmelske
Nicolas Copernicus ( ) Indfører det Heliocentriske Solsystem Planeterne bevæger sig i cirkelbaner rundt om Solen. Jorden er IKKE universets centrum! Tycho Brahe (1546 – 1601) Indfører observationen som et instrument til at vælge mellem to hypotetisk modeller Johannes Kepler (1571 – 1630) Konstaterer at Tycho Brahes observationer ikke stemmer overens med den copernikanske hypotese. Forudsigelserne er 8 bue-minutter forkerte! Brahes præcision var ca. 1 bue-minut. Indføre tre simple love som samlet beskriver alle Tycho Brahes enorme datasæt, observeret over 20 år på Hven.

5 De to veje mod Newtons Gravitationslov Den himmelske
Keplers love for planetbanerne: En planets bane relativt til solen ligger i en fast plan som indeholder Solen, og hver planet bevæger sig rundt om solen i en elliptisk bane med solen i det ene fokus Radiusvektor fra solen til en planet overstryger lige store arealer i lige lange tidsrum Kvadratet på omløbstiden for en planet er proportional med kubus af den største semiakse

6 Area 1 Area 2

7 Newtons love Isaac Newton (1642 – 1727)
Inertiens lov: Et legeme, som ikke er påvirket af kræfter, vil enten forblive i hvile eller foretage en uniform lineær bevægelse. Accelerationsloven: Et legemes masse, m, gange dets acceleration, a, er lig med den resulterende kraft på legemet, F. (a og F er vektorer) 3. Loven om aktion og reaktion: Hvis A påvirker B med en kraft, så vil B påvirke A med en lige så stor og modsatrettet kraft.

8 Mod Newtons Gravitationslov
Antag at der er tale om rene cirkelbevægelser. Cirkler er udartede ellipser, med de to brændpunkter i cirklens centrum. Keplers love for planetbanerne: En planets bane relativt til solen ligger i en fast plan som indeholder Solen, og hver planet bevæger sig rundt om solen i en elliptisk bane med solen i det ene fokus Radiusvektor fra solen til en planet overstryger lige store arealer i lige lange tidsrum Kvadratet på omløbstiden for en planet er proportional med kubus af den største semiakse (b) Der må være tale om jævne cirkelbevægelser. Ifølge Christian Huygens ( ), er accelerationen i den jævne cirkelbevægelse givet ved hvor v er farten og r radius i cirkel-bevægelsen

9 Mod Newtons Gravitationslov
Keplers love for planetbanerne: En planets bane relativt til solen ligger i en fast plan som indeholder Solen, og hver planet bevæger sig rundt om solen i en elliptisk bane med solen i det ene fokus Radiusvektor fra solen til en planet overstryger lige store arealer i lige lange tidsrum Kvadratet på omløbstiden for en planet er proportional med kubus af den største semiakse (r)

10 Mod Newtons Gravitationslov
sammen med Newtons II lov giver Hvad er C ? Her kommer Newtons genistreg Den kraft som holder planeterne i deres bane om solen har samme oprindelse, som den der ved jordens overflade får et legeme til at falde mod jorden!

11

12 Mod Newtons Gravitationslov
Ved jordens overflade må accelerationen være Newton kendte rJord = 6.37 x 106 m rmåne = 60.1 x rjord TMåne = 27 dage 7 timer og 43 minutter og kunne derfor beregne g. g = 9.8 m/s2 . For månen må gælde at

13 Mod Newtons Gravitationslov
Hvis fx jorden påvirkes af solen med en kraft påvirkes solen af en kraft fra Jorden af størrelsen De to kræfter må ifølge Newtons III være lige store, dvs.

14 Den første matematiske beskrivelse af en generel kraft

15 "If I have seen further, it is by standing on the shoulders of giants
Isaac Newton " …those properties of gravity which I myself first discovered and showed to this Society and years since, which of late Mr Newton has done me the favour to print and publish as his own inventions." Robert Hooke

16 Absolut RUM Absolut TID

17 Tidevand

18 Newtons love Isaac Newton (1642 – 1727)
Inertiens lov: Et legeme, som ikke er påvirket af kræfter, vil enten forblive i hvile eller foretage en uniform lineær bevægelse. Accelerationsloven: Et legemes masse, m, gange dets acceleration, a, er lig med den resulterende kraft på legemet, F. (a og F er vektorer) 3. Loven om aktion og reaktion: Hvis A påvirker B med en kraft, så vil B påvirke A med en lige så stor og modsatrettet kraft. Newtons II beskriver sammenhængen mellem kræfter og bevægelse i et koordinatsystem

19 Coulombs lov for kraften mellem to elektriske ladninger

20

21 Kræfter overføres af partikler

22 Hvilken kraft afhænger af hvilken partikel der sendes over

23 Hvilken kraft afhænger af hvilken partikel der sendes over

24 (kendt fra b-radioaktivitet: n → p+ + e- + ν)
stofpartikel Standardmodellen kraftbærer stofpartikel g foton Elektromagnetiske kraft g gluon Den stærke kernekraft W W boson Den svage kernekraft (kendt fra b-radioaktivitet: n → p+ + e- + ν) Z Z boson

25 Den første matematiske beskrivelse af en generel kraft

26 Gravitationsbølger In Newton's theory of gravity, the gravitational interaction between two bodies is instantaneous. According to Special Relativity, however, this should be impossible, because the speed of light represents the limiting speed for all interactions. If a body changes shape, the resulting change in the force field will make its way outward at the speed of light, e.g. a binary star is losing energy and angular momentum by emitting gravitational waves. In 1993, that Hulse and Taylor were awarded the Nobel Prize for Physics for their indirect proof of the existence of gravitational waves using exactly this kind of observation of the binary pulsar PSR A direct detection of gravitational waves has still not been achieved to this day.

27 Plast

28 Mærk Gravitationsbølger
A gravitational wave passing through the Solar System creates a time-varying strain in space that periodically changes the distances between all bodies in the Solar System in a direction that is perpendicular to the direction of wave propagation.

29 Plast

30 LIGO

31 LAUNCH DATE: 2018   MISSION END: The total lifetime is estimated at five years LAUNCH VEHICLE: Delta IV rocket (tbc) LAUNCH MASS: 1380 kg MISSION PHASE: Mission Formulation ORBIT: Earth trailing orbit around the Sun OBJECTIVES: To be the first spacecraft to detect gravitational waves

32 Dark Matter

33

34

35 Ekstra Rumlige Dimensioner

36 Fotoner afbøjes også i gravitationsfeltet selvom de er masseløse.
Einsteins syn på tyngdekraften hjælper

37 Hvad er masse? Eller hvad genererer partiklernes masse?

38

39 Hvad er masse? Eller hvad genererer partiklernes masse?
Måske er det Higgs Partiklen

40

41

42

43

44

45 The Large Hadron Collider Project

46 Eksperimenter med deltagelse fra København ved LHC

47 Åbne Spørgsmål Masse – Hvad er den egentlige baggrund for masse – Higgs? Symmetrier – er der en symmetri mellem stofpartikler og kraftoverførende partikler (Supersymmetri)  mørkt stof Gravitationskraften… Superstrenge? Ekstra dimensioner? Stof-antistof asymmetri, stof-domineret univers... ...

48 The Big Bang

49

50 Efter 10-34 sek er temperaturen faldet til 1027 grader
The Big Bang Efter sek er temperaturen faldet til 1027 grader Inflationen stopper - De stærke kernekræfter opfører sig forskelligt fra de svage kernekræfter og elektromagnetismen.  Grand Unification ophører

51 De svage kernekræfter begynder at opfører sig
The Big Bang Efter sek er temperaturen faldet til 1015 grader De svage kernekræfter begynder at opfører sig forskelligt fra de elektromagnetiske kræfter.

52 Men det er stadig for varmt til at de kan samle sig til atomkerner
The Big Bang Efter 10-4 sek er temperaturen faldet til 1010 grader Det er blevet så koldt at quarkerne kan danne protoner og neutroner. Men det er stadig for varmt til at de kan samle sig til atomkerner

53 The Big Bang Efter 100 sek er temperaturen faldet til 109 grader
Protoner og neutroner kan samle sig til lette atomkerner. Men det er stadig for varmt til at elektronen kan binde sig til atomkerner.

54 Elektronen kan binde sig til atomkerner til atomer.
The Big Bang Efter år temperaturen faldet til 6000 grader Elektronen kan binde sig til atomkerner til atomer. Der er så langt mellem atomerne at lyset kan passere uhindret gennem rummet.

55 Efter 1.000.000.000 år er temperaturen faldet til 18 grader
The Big Bang Efter år er temperaturen faldet til 18 grader Galakser dannes og de tunge grundstoffer dannes i stjerner og supernovi