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Marianne Korner
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Programm Entdeckung Eigenschaften Vermessung durch Satelliten
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CMB = Cosmic Microwave Background Mikrowellen: cm m Bereich
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1) Entdeckung Arno Penzias und Robert Wilson Radioastronomen 1964 / 65 Entdeckung 1978 Nobelpreis
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Untersuchung über Radiowellen aus der Ebene der Milchstraße mögliche Ursachen für Rauschen Messung bei = 7,35 cm beträchtliches Rauschen, unabhängig von Tageszeit Jahreszeit Galaxie Richtung
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Intensität des Rauschens + Wellenlänge des Rauschens Äquivalenttemperatur 2,5 K < T < 4,5 K Woher? Alle Körper mit einer Temperatur, die ungleich 0 K ist, erzeugen wegen der thermischen Bewegung der Elektronen ein Radiorauschen.
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frühere Ansätze aus der Kosmologie Friedmann (1922) Lemaître (1927) Gamow (1946) Alpher, Herman (1949) Hayashi (1950) Seldowitsch (1964) Hoyle, Taler (1964) Peebles, Dicke, Wilkinson (1964) Penzias, Wilson (1964)
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Quelle: Weinberg (1977) Penzias (re) und Wilson (li) vor Radioteleskop in Holmdel, New Jersey
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Quelle: Weinberg (1977) Das Holmdel Teleskop in den Bell Telephone Laboratories von innen. Penzias kniend, dahinter Wilson
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Quelle: Weinberg (1977); Radioantenne in Princeton: Wilkinson (re), Roll (verdeckt)
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2) Entstehung und Eigenschaften Universum ist undurchsichtig: mittl. freie Zeit für Photon << charakteristische Expansionszeit im Universum Universum im Gleichgewichtszustand zwischen Materie und Strahlung Universum hat begrenzte Erinnerung an Anfangszeit CMB liefert erst Infos ab Strahlungs-Materie- Entkopplung (380 000 a, T = 4000 K)
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Universum im thermischen Gleichgewicht Schwarzer Körper, emittiert charakteristische Strahlung (Black Body Radiation) Max Planck, Dezember 1900 Nobelpreis 1918
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Quelle: http//kva.se
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Quelle: Bergmann Schäfer
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erdgebundene Messungen hohe Berge Ballons Schwierigkeiten Charakteristik der Black Body Radiation kann nicht gezeigt werden dh. schwierig zu entscheiden, ob Strahlung aus Big-Bang-Szenario kommt nur bestimmte Richtungen möglich
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Satellitenmessungen COBE (Cosmic Background Explorer): 1989 WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe): 2001 COBE maß perfektes Spektrum eines Schwarzen Strahlers bei T = 2,735 K
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Quelle: http//kva.se
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CMB bestes Black Body Spektrum, wenn man Dipolanisotropie durch Sonnenbewegung herausrechnet heute: Präzisionsmessungen Kosmologie wird zur exakten Wissenschaft absolute Temperatur des CMB ist einer der am bestem bekannten Parameter im Universum
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1974 startet die NASA das COBE Projekt, Leiter: John Matter George Smoot: intrumentelle Ausstattung zur derAnisotropien 1986: Space Shuttle Katastrophe 1989, 18. November: Start 2006 Nobelpreis an Matter & Smoot
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Anisotropien im CMB Größenordnung T / T 10 -2 10 -4... in 70er-Jahren T / T 10 -5... 80er-Jahre, unter Berücksichtigung der Dunklen Materie große experimentelle Herausforderung John Matter, George Smoot (NASA) Nobelpreis 2006
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Anknüpfungen für die Schule Themenbereich Mensch und Natur spricht viele SchülerInnen an Kompetenzmodell: H2: Untersuchen, Bearbeiten, Interpretieren Anforderungsniveau III (?) kontextorientiert: zB Anknüpfung an aktuelles Ereignis
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Quellen: Weinberg, Steven (1977), The first three Minutes, Basic Book Inc., New York Seite der Königlichen Schwedischen Akademie der Wissenschaften http://kva.se/en/pressroom/press-releases-2008-2001/ The-Nobel-Prize-in-Physics-2006/The-Nobel-Prize-in-Physics-2006/, 29. 11. 2010 Müller-Krumbhaar H., Wagner H-F: (Hrsg) (2000),...und er würfelt doch, Wiley-VCH Verlag, Berlin Bergmann, Schäfer, (1997), Lehrbuch der Experimentalphysik, Bd 8, Sterne und Weltraum, de Gruyter, Berlin http://www.focus.de/wissen/wissenschaft/physik-nobelpreis_aid_116707.htmlhttp://www.focus.de/wissen/wissenschaft/physik-nobelpreis_aid_116707.html, 30. 11. 2010 http://lindau.nature.com/wblogs/blog/lindaunobel/physik/2010-06-29/wilson-cmbhttp://lindau.nature.com/wblogs/blog/lindaunobel/physik/2010-06-29/wilson-cmb, 30. 11. 2010
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