Download præsentationen
Offentliggjort afKim Carlsen Redigeret for ca. et år siden
1
Kosmologi II Mørk Energi Og Mørkt Stof Af Ole Bjælde
Cand. scient & ph.d. studerende ved Århus Universitet
2
Universets indhold
3
Normalt Stof
4
EVIDENS FOR MØRKT STOF
5
Første Hint i 1933 Fritz Zwicky – virialsætningen For meget masse –
dunkle Materie!
6
Rotationskurver af Galakser
7
Mørkt stof vil ikke kun påvirke stof – det vil også påvirke lys!
Gravitationslinser Mørkt stof vil ikke kun påvirke stof – det vil også påvirke lys! b M Lys fra en fjern stjerne som akkurat strejfer Solens overflade =1.7”
8
Gravitationslinser
9
Gravitationslinser
10
Gravitationslinser
11
Strukturdannelse Ikke baryonisk stof
Kun gravitation (+svag vekselvirkning) Danner haloer før alle andre typer af stof som er påvirket af tryk Uden mørkt stof villle strukturdannelse ske senere
12
Bullet Cluster
13
MØRKT STOF
14
What’s The Matter? Stor variation i forslag! Forslag # 1: Axioner
Masse=10-5eV~10-41kg Forslag # 2: Primordiale sorte huller Masse=105 MSOL~1035kg Krav: Kun vekselvirkning ved tyngdekraften og den svage vekselvirkning Weakly Interacting Massive Particles WIMPs
15
Neutrinoer Dannet i universets begyndelse
Neutrino baggrund N=113 cm-3 I virkeligheden Det passer hvis
16
Mørkt Stof I øvrigt er neutrinoer hot dark matter Cold dark matter
Udvisker små tæthedsfluktuationer Maksimalt 30% hdm Top-down strukturdannelse Cold dark matter Hierarkisk bottoms-up strukturdannelse Ikke-relativistiske partikler Warm dark matter
17
WIMPs Masser i GeV området Supersymmetrisk partikel
Dannes i par med R-paritet +1,-1 Henfalder i processer som bevarer R Ender som den letteste(LSP) – kaldet Neutralino – mix photino, 2 higgsino, zino Hverken EM eller stærk vekselvirkning Mange fri parametre
18
DETEKTION AF MØRKT STOF
19
To Muligheder Direkte detektion – dvs. observation af spredning af WIMPs indeni en detektor Indirekte detektion – dvs. observation af annihilationsprodukter i fx den galaktiske halo eller måske gravitationel indfangning i solen eller jorden.
20
Direkte Detektion Kan afhænge af vinkel og tid
Daglig modulation – jordens rotation Årlig modulation – jordens bane om solen Detektion ved rekyleffekt på kerner WIMP hastigheder på ca. v~220 km/s Estimat for raten af detektioner (afhængig af masse og tværsnit) Neutralino Rekyl
21
DAMA/LIBRA i Gran Sasso
22
DAMA/LIBRA Direkte detektion fra galaktisk halo
Large sodium Iodide Bulk for RAre processes 250 kg NaI Modulationseffekter December 30 km/s ~ 232 km/s 60° June
23
total exposure: 0.53 tonyr
DAMA/LIBRA Bernabei, et al. 2008 Resultater DAMA/LIBRA (4 years) total exposure: 0.53 tonyr
24
DAMA/LIBRA Kun single-hit events viser modulation!
DAMA/NaI (7 years) + DAMA/LIBRA (4 years)
25
Lille forskel fra 2. juni pga.
DAMA/LIBRA R(T)=S0+Ymcos[(t-t*)] Lille forskel fra 2. juni pga. temperatureffekter
26
DAMA/LIBRA Klar årlig modulation Kun eksisterende for 2-6 keV
Kun eksisterende for single-hit events Konsistent med 2. juni Svært at finde alternativer
27
Mit arbejde med CDM Moore et al, 1999
28
Mit arbejde med CDM Moore et al, 1999
29
Pause
30
EVIDENS FOR MØRK ENERGI
31
Supernovae Dobbeltstjernesystem Masseoverførsel
Hvid dværg Rød gigantstjerne Masseoverførsel Chandrasekhar-masse=1.4Msol Supernovaeksplosion(SNIa) Afstandsmål
33
Supernovae Supernova 2004aw Supernova 2002bo
35
Andre typer af supernovae
Type II Eksplosioner af stjerner indeholdende brint Type I (a,b,c) Eksplosioner af stjerner ikke indeholdende brint
36
Supernovae Type Ia Stjernen når Mch og kollapser
Fusion i næsten hele stjernen Stjernen eksploderer pga. den enorme energi Chokbølge udsendes med 3% af c Signifikant stigning i lysstyrke Henfald af tunge grundstoffer
37
Supernovae Type Ia Nikkel Korrigere for afstand Kobolt
38
Supernovae Analysere mange lyskurver for SN1a med z<2
Svagere end i et univers med konstant udvidelse
39
MØRK ENERGI
40
Der bliver ikke mindre af det mens universet udvider sig
Mørk energi Der bliver ikke mindre af det mens universet udvider sig Alm. stof Der bliver mindre af det mens universet udvider sig Mørk energi vil i sidste ende dominere!
41
Einstein Einsteins feltligninger Løst af A. Friedmann i 1922
Friedmann-ligningen Accelerationsligningen
42
Positivt krummet univers
Einstein Ny type energi Statisk Univers Einsteins trick Positivt krummet univers =+1
43
Galakserne flytter sig!
44
accelererende ekspansion
Kosmologisk Konstant Negativt tryk Vakuum-energi Forklarer universets accelererende ekspansion
45
Koincidens-problem
46
Kosmologisk konstant-problem
Når vi udregner tætheden tager vi fejl med en faktor
47
Andre Kandidater? Quintessence (Kvintessens)
Alm. stof, mørkt stof og stråling har positivt tryk Quintessence (Kvintessens) Dynamisk, rum- og tidsafhængig type af energi med negativt tryk tilstrækkelig til at styre den accelererende ekspansion
48
Quintessence Kan løse koincidensproblemet
Nyt kosmologisk konstant problem =0 ?? Tryk = Kinetisk – Potentiel Energi per volumen = Kinetisk + Potentiel
49
Neutrinoer med varierende masse
Mørk energi = Neutrinoer + Quintessence Femte kraft
50
Kosmologisk Perturbations- teori
Strukturudvikling fra Big Bang Perturbationer gror pga. tyngdekraften
51
Univers som trækker sig sammen igen
Skæbne Frosset univers T ! 0 Univers som trækker sig sammen igen Big Rip slutning?
52
Alternative Forklaringer
Universet er fyldt med en slags gas med de rigtige egenskaber Newtons tyngdelov er forkert!? Vi har mere end 3 rumlige dimensioner og 1 tids-dimension Observationerne af SNIa er forkerte!?
53
DETEKTION AF MØRK ENERGI
54
SNAP SuperNova/Acceleration Probe w=w0+wa(1-a)
1.8-meter teleskop med en CCD detektor med en milliard pixels 2000 SNIa/år – nære og fjerne Observationer af mange supernovae vil fortælle hvordan universet har udvidet sig
55
Åbne Spørgsmål Hvor kom de første inhomogeniteter fra?
Hvad er mørkt stof? Hvad er mørk energi? Svarene skal findes ved hjælp af fysik ved meget høj energi!
56
The End Slideshow på www.phys.au.dk/~oeb Email:
57
Higgs Mekanismen Hvis et systems samlede energi ikke ændrer sig under
forskydning i rum, er der ingen ydre kræfter som virker på systemet og den samlede impuls ændrer sig ikke i tid. Euler- Lagrange Frie skalare partikler Klein-Gordon ligning
58
Higgs Mekanismen 2>0 2<0
Skalare partikler som vekselvirker med hinanden Minimum af potentialet V når 2>0 2<0
59
Higgs Mekanismen Men vi er interesseret i små forskydninger fra minimum! Løsning: Vi ekspanderer omkring et af vores minima
60
Higgs Mekanismen Masse-led er opstået!!
61
Slideshow på www.phys.au.dk/~oeb
Lignende præsentationer
© 2024 SlidePlayer.dk Inc.
All rights reserved.