Ein kurzer Blick in die Kosmologie

Präsentation zum Thema: "Ein kurzer Blick in die Kosmologie"—  Präsentation transkript:

1 Ein kurzer Blick in die Kosmologie
Strahlung – Materie – Energie

2 Von „den ersten drei Minuten“ bis jetzt
Inhalt Von „den ersten drei Minuten“ bis jetzt „Standardmodell“ zur Entstehung des Kosmos Kosmische Hintergrund-Strahlung Energie-Erhaltung Die Teile und das Ganze „Attempto“: Mit Physik einen Blick über den Tellerrand (Nobel Preise für Physik 2006 an J. C. Mather und G. F. Smoot für die Vermessung der kosmischen Hintergrundstrahlung) Info dazu:

3 „Big Bang“-Modell: Vom Anfang bis heute
Auf der Erde können ich stabile, Mit der Ausdehnung des Universums „streckt“ sich die Wellenlänge der kosmischen Strahlung – und ist von der Erde aus beobachtbar

4 Entdeckung der kosmischen Hintergrundstrahlung
„…suchten ein Jahr (1965) vergeblich nach der Ursache des ununterbrochenen Zischens …. konnten aber keine Ursache ausfindig machen…“ Arno Penzias (*1933), Woodrow Wilson (*1936), Nobelpreis für Physik

5 Das „Standardmodell“ der Entstehung des Kosmos
Vom Zeitpunkt der Entstehung des Weltalls vor 13 ·109 Jahren bis jetzt gilt, gemäß dem „Standardmodell“: Die Energie des gesamten Systems ist konstant Beim „Big Bang“ entsteht eine dichte Wolke identischer Teilchen mit Temperatur von 1032K und einer einheitlichen Kraft, nach s erscheint die Gravitationskraft, nach 10 s (1010 K) Beginn der „Strahlungs-Ära“: Die Strahlung enthält mehr Energie als die Materie, die durch Umwandlungen aus Strahlung entsteht Rekombination von Materie mit Antimaterie erzeugt wieder Strahlung Nach Jahren (3·103 K) bis heute: Materie enthält mehr Energie als Strahlung Es entstehen Atome, Galaxien, und, auf (mindestens) einem Planeten mit besonders günstigen Bedingungen (Temperaturen um 273 K ± 50 K), organisches Leben mit Pflanzen, Tieren und – sogar – Menschen Die Strahlung der ersten s erscheint noch jetzt als kosmische Hintergrundstrahlung Die Expansion des Weltalls verlängerte die Wellenlänge in den Mikrowellen-Bereich

6 Symmetrie zwischen Materie und Antimaterie

7 .. und der unseren Kosmos formende Symmetrie-Bruch
Anti-Materie Materie

8 Gebrochene Symmetrie bei der Geburt des Universums
Es gab bei der Geburt des Universums einen – bis jetzt unverstandenen - „Symmetriebruch“: Wäre beim „Big Bang“ ebensoviel Materie wie Anti-Materie entstanden, dann hätten sich beide – beim Zusammentreffen - in Strahlung verwandelt und dabei ausgelöscht Ein winziger Überschuss von einem Partikel Materie auf jeweils 10 Milliarden (10·109) Partikeln aus Anti-Materie genügte, die Materie gegenüber der Antimaterie zu bevorzugen Aus diesem “Materie - Überschuss” entstand der Kosmos unserer Tage, gefüllt mit Galaxien, Sternen, Planeten und -schließlich sogar- Leben Quelle:

9 Gebrochene Symmetrie – Physik Nobelpreis 2008
Physik Nobelpreis 2008 an : Yoichiro Nambu (*1921) (Enrico Fermi Institute, University of Chicago, Chicago, IL, USA) Makoto Kobayashi (*1944) (High Energy Accelerator Research Organization (KEK), Tsukuba, Japan) Toshihide Maskawa (*1940) (Yukawa Institute for Theoretical Physics (YITP), Kyoto University Kyoto, Japan)

10 Energie-Erhaltung Die Energie (Einheit: 1 Joule) eines Systems ist eine Erhaltungsgröße: Sie kann zwischen unterschiedlichen Formen ausgetauscht werden – reversibel, wenn die Umwandlung vollständig umkehrbar ist irreversibel, wenn die Umkehrung nur unvollständig oder gar nicht gelingt Die gesamte Energie des Kosmos ist seit Beginn konstant Energie der Masse Energie der Photonen

11 Heute Kinetische Energie bewegter Massen Hub-Energie Auf der Erde können ich stabile, Die Strahlungsenergie der ersten s ist jetzt auf unterschiedliche Formen der Energie verteilt, u. a. auf Hub- , kinetische Energie und Energie in chemischer Bindung

12 Die Teile und „das Ganze“

13 Versuch Betrachten Sie einen Punkt auf Ihrer Haut, denken Sie ihn vergrößert bis auf atomares Niveau Praktisch jedes Atom gibt es seit 13 Milliarden Jahren

14 Ein Stück der Haut Durchmesser eines Haares: 100 μm = 0,1·10-3 m

15 Zellmembran einer Tast-Zelle
Atom Nr. 1 An welchen Objekten war Teilchen Nr. 1 z. B. K+, wohl schon beteiligt :-) ? Bildquelle:

16 Die Teile und „das Ganze“
Wir bestehen aus Teilen des Universums Jedes Individuum ist ein Teil unseres Universums

17 der Freuden und Sorgen des Hasen
Horizont der Freuden und Sorgen des Hasen Physik schenkt einen Blick „über den Tellerrand“

18 Beste Wünsche zu guter Erholung an den Feiertagen, Frohen Weihnachten und einem guten Neuen Jahr!