Die Urknalltheorie Einleitung Was besagt die Theorie?

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1 Die Urknalltheorie Einleitung Was besagt die Theorie? Wodurch wird sie gestützt? Schwachpunkte „Geistesgegenwärtig hatte Gott damals vom Urknall ein Foto geschossen, welches er immer noch recht eindrucksvoll fand“

2 Überblick Einleitung Was besagt die Theorie? Überblick Ablauf
Wodurch wird sie gestützt? Schwachpunkte

3 Einleitung Was besagt die Theorie? Überblick Ablauf Wodurch wird sie gestützt? Schwachpunkte

4 Skalenfaktor Einleitung Was besagt die Theorie? Überblick Mathematik Ablauf Wodurch wird sie gestützt? Schwachpunkte Um von der Expansion Unabhängige Koordinaten zu haben führt man den Skalenfaktor S(t) ein. Dieser gibt somit auch die Größenentwicklung des Universums wieder.

5 Friedmann Modelle Einleitung Was besagt die Theorie? Überblick
Mathematik Ablauf Wodurch wird sie gestützt? Schwachpunkte

6 Friedmann Modelle Einleitung Was besagt die Theorie? Überblick
Mathematik Ablauf Wodurch wird sie gestützt? Schwachpunkte

7 Einleitung Was besagt die Theorie? Überblick Ablauf Wodurch wird sie gestützt? Schwachpunkte

8 Planck Ära / Ära der Quantengravitation
Gravitation (Einstein): Schwarzschildradius (Ereignishorizont) Quantenmechanik: Unschärferelation Einleitung Was besagt die Theorie? Überblick Ablauf Planck Ära GUT Ära Inflation Elektroschwache Ära Leptonen Ära Photonen Ära Universum wird transparent Galaxien und Sterne entstehen Wodurch wird sie gestützt? Schwachpunkte

9 GUT Ära Existenz von Materie Baryonenasymmetrie Ab 10-43 s Einleitung
Was besagt die Theorie? Überblick Ablauf Planck Ära GUT Ära Inflation Elektroschwache Ära Leptonen Ära Photonen Ära Universum wird transparent Galaxien und Sterne entstehen Wodurch wird sie gestützt? Schwachpunkte Existenz von Materie Baryonenasymmetrie

10 Inflation Löst: Horizontproblem / Homogenität des Universums Flachheit des Raumes Magnetische Monopole Einleitung Was besagt die Theorie? Überblick Ablauf Planck Ära GUT Ära Inflation Elektroschwache Ära Leptonen Ära Photonen Ära Universum wird transparent Galaxien und Sterne entstehen Wodurch wird sie gestützt? Schwachpunkte

11 Es entstand das noch heute bestehende Verhältnis
Ab s Elektroschwache Ära Einleitung Was besagt die Theorie? Überblick Ablauf Planck Ära GUT Ära Inflation Elektroschwache Ära Leptonen Ära Photonen Ära Universum wird transparent Galaxien und Sterne entstehen Wodurch wird sie gestützt? Schwachpunkte Es entstand das noch heute bestehende Verhältnis

12 Ab s Leptonen Ära Quarks aus dem Quark-Gluon-Plasma bilden Baryonen und Mesonen Antimaterie verschwunden Neutrinos entkoppeln Neutronen-Protonen-Verhältnis 1:7 entsteht Einleitung Was besagt die Theorie? Überblick Ablauf Planck Ära GUT Ära Inflation Elektroschwache Ära Leptonen Ära Photonen Ära Universum wird transparent Galaxien und Sterne entstehen Wodurch wird sie gestützt? Schwachpunkte

13 Ab 102 s Photonen Ära Es ist heiß genug, damit durch Fusion leichte Kerne entstehen können, aber nicht mehr heiß genug, dass die Photonen diesen Prozess rückgängig machen könnten. Deuterium, Helium, Lithium (Kerne) entstehen Einleitung Was besagt die Theorie? Überblick Ablauf Planck Ära GUT Ära Inflation Elektroschwache Ära Leptonen Ära Photonen Ära Universum wird transparent Galaxien und Sterne entstehen Wodurch wird sie gestützt? Schwachpunkte

14 Universum wird transparent
Ab a Universum wird transparent Die Kerne können Elektronen an sich binden Keine Streuung von Photonen an freien Elektronen Universum wird „durchsichtig“ Einleitung Was besagt die Theorie? Überblick Ablauf Planck Ära GUT Ära Inflation Elektroschwache Ära Leptonen Ära Photonen Ära Universum wird transparent Galaxien und Sterne entstehen Wodurch wird sie gestützt? Schwachpunkte

15 Galaxien und Sterne entstehen
Ab 1 Mrd. a Galaxien und Sterne entstehen Einleitung Was besagt die Theorie? Überblick Ablauf Planck Ära GUT Ära Inflation Elektroschwache Ära Leptonen Ära Photonen Ära Universum wird transparent Galaxien und Sterne entstehen Wodurch wird sie gestützt? Schwachpunkte

16 Wodurch wird sie gestützt?
Expansion des Universums Hintergrundstrahlung Häufigkeit der Elemente Altersverteilung der Sterne Einleitung Was besagt die Theorie? Wodurch wird sie gestützt? Schwachpunkte

17 Expansion des Universums
Hubble (1929): v = H0 r Einleitung Was besagt die Theorie? Wodurch wird sie gestützt? Expansion des Universums Hintergrundstrahlung Häufigkeit der Elemente Altersverteilung der Sterne Schwachpunkte

18 Expansion des Universums
Einleitung Was besagt die Theorie? Wodurch wird sie gestützt? Expansion des Universums Hintergrundstrahlung Häufigkeit der Elemente Altersverteilung der Sterne Schwachpunkte

19 Hintergrundstrahlung
Entstanden durch häufige Streuung der Photonen an Elektronen in der Photonen-Ära 1948 vorhergesagt 1964 zufällig gemessen (1978 Nobelpreis) Einleitung Was besagt die Theorie? Wodurch wird sie gestützt? Expansion des Universums Hintergrundstrahlung Häufigkeit der Elemente Altersverteilung der Sterne Schwachpunkte Schwarzkörperspektrum

20 Hintergrundstrahlung
Sehr isotrop, jedoch geringe Anisotropie mit besser werdenden Messgeräten festgestellt (WMAP) Einleitung Was besagt die Theorie? Wodurch wird sie gestützt? Expansion des Universums Hintergrundstrahlung Häufigkeit der Elemente Altersverteilung der Sterne Schwachpunkte Informationen über Dichteschwankungen

21 Hintergrundstrahlung
Einleitung Was besagt die Theorie? Wodurch wird sie gestützt? Expansion des Universums Hintergrundstrahlung Häufigkeit der Elemente Altersverteilung der Sterne Schwachpunkte Hintergrundstrahlung und deren Spektrum Nur über Urknallmodel erklärbar

22 Häufigkeit der (leichten) Elemente
Verhältnis Nn/Np ≈ 1/7 (aus Leptonen Ära) Alle Neutronen in He => Rest an Protonen für Wasserstoff Nuklidkarte: keine Kerne mit 5 oder 8 Nukleonen, die dazwischen großteils instabil Einleitung Was besagt die Theorie? Wodurch wird sie gestützt? Expansion des Universums Hintergrundstrahlung Häufigkeit der Elemente Altersverteilung der Sterne Schwachpunkte Verteilung der baryonischen Materie

23 Häufigkeit der (leichten) Elemente
Einleitung Was besagt die Theorie? Wodurch wird sie gestützt? Expansion des Universums Hintergrundstrahlung Häufigkeit der Elemente Altersverteilung der Sterne Schwachpunkte Z n 10,6 min 1H 2H 3H 12,3 a 3He 4He 6He 808ms 8He 122 ms 6Li 7Li 8Li 842 ms 9Li 178 ms 7Be 53,3 d 9Be 10Be 1,6·106 a 11Be 13,8 s 8B 770 ms 10B 11B 12B 20,3 ms 9C 127 ms 10C 19,3 s 11C 20,3 min 12C 13C n 10,6 min 1H 2H 3H 12,3 a 3He 4He 6He 808ms 8He 122 ms 6Li 7Li 8Li 842 ms 9Li 178 ms 7Be 53,3 d 9Be 10Be 1,6·106 a 11Be 13,8 s 8B 770 ms 10B 11B 12B 20,3 ms 9C 127 ms 10C 19,3 s 11C 20,3 min 12C 13C Aus früherem Vortrag N

24 Altersverteilung der Sterne
Einleitung Was besagt die Theorie? Wodurch wird sie gestützt? Expansion des Universums Hintergrundstrahlung Häufigkeit der Elemente Altersverteilung der Sterne Schwachpunkte S: Skalenfaktor Ω0: Dichteparameter

25 Probleme Dunkle Materie / Energie Inflation
Weitere Vorträge Inflation Felder mit abstoßender Gravitation nötig, bislang nicht gefunden Einleitung Was besagt die Theorie? Wodurch wird sie gestützt? Schwachpunkte Dunkle Materie Inflation

26 Die Urknalltheorie Ende „Geistesgegenwärtig hatte Gott damals vom Urknall ein Foto geschossen, welches er immer noch recht eindrucksvoll fand“