Neutron az Ősrobbanásban

Slides:



Advertisements
Hasonló előadás
Készítette: Szabó Nikolett 11.a
Advertisements

A Föld helye a Világegyetemben. A Naprendszer
A Föld helye a Világegyetemben. A Naprendszer
A 10-ES ALAP EREJE A MIKROKOZMOSZTÓL A MAKROKOZMOSZIG ZOOM
Magfizika és az élet a Szilárd Leó verseny néhány feladatának tükrében
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Nukleáris Technika Tanszék 1/27 Óriás kísérleti eszközök Gyorsítók és detektorok Középiskolai Fizikatanári.
Hubble. Hubble Az űrteleszkóp több mint 0,1 ívmásodperc képfelbontásra képes. A Hubble űrteleszkóp egy, a földfeszíntől 593 km magasságban orbitális.
A négy kölcsönhatás és a csillagok
2010. augusztus 16.Hungarian Teacher Program, CERN1 Gyorsítók Veszprémi Viktor ATOMKI, Debrecen Supported by OTKA MB
Európai Nukleáris Kutatási Szervezet Európai Részecskefizikai Laboratórium Bemutatkozik a CERN 05 Novembre 2003.
Adatgyűjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb műszerei KÖRNYEZETGAZDÁLKODÁSI MÉRNÖKI MSc Gazdálkodási modul Gazdaságtudományi ismeretek.
A közeljövő néhány tervezett űrtávcsöve Dr. Csizmadia Szilárd VCSE-VCSK május 5.
2. Kölcsönhatások.
Fizika tanár szakos hallgatóknak
Csillagunk, a Nap.
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Nukleáris Technika Tanszék 1/27 Óriás kísérleti eszközök Gyorsítók és detektorok Középiskolai Fizikatanári.
Az elemek keletkezésének története
Atommag modellek.
Áldás, vagy átok? az ATOMENERGIA
Súlyos üzemzavar Pakson
Az első atombombák, Hiroshima, Nagaszaki
A mikrorészecskék fizikája
Az univerzum története
Tartalom Az atom fogalma, felépítése Az atom elektronszerkezete
Csillagászat.
A csillagok fejlődése.
KÖSZÖNTJÜK HALLGATÓINKAT!
Adatgyűjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb műszerei KÖRNYEZETGAZDÁLKODÁSI MÉRNÖKI MSc Gazdálkodási modul Gazdaságtudományi ismeretek.
Az atommag.
Magfúzió.
Trócsányi Zoltán Sötét anyag a világegyetemben és a laboratóriumban 52. Országos Középiskolai Fizikatanári Ankét Kaposvár, április
2. Kölcsönhatások Milyen „kölcsönhatásokra” utalnak a képen látható jól ismert események? A nagyon „tudományos” elnevezésük: Gravitációs Elekromágneses.
Hubble.
Természetföldrajz 1. A Föld, mint a Világegyetem része.
Az elemek keletkezésének története Irodalom: J.D. Barrow: A Világegyetem születése G.R. Choppin, J. Rydberg: Nuclear Chemistry Tóth E.: Fizika IV.
A kozmikus háttérsugárzás összetevői, újabb vizsgálati módszerei
Tartalom Az atom felépítése Az atom elektronszerkezete
Mit tudunk már az anyagok elektromos tulajdonságairól
Veszprémi Viktor ATOMKI, Debrecen Supported by OTKA MB
Veszprémi Viktor Wigner Fizikai Kutatóközpont OTKA NK81447
Trócsányi Zoltán Kozmológia alapfokon
A NAP SZERKEZETE.
Keszitette: Boda Eniko es Molnar Eniko
Csillagok Keszitette: Nagy Beata es Szoke Dora.
Az atommag 7. Osztály Tk
2. Kölcsönhatások.
Az anyagok részecskeszerkezete
Fúzióban a jövő.
Csillagászati földrajz
Az antianyag. Hungarian Teacher Program, CERN, 2006 augusztus 25. Debreczeni Gergely, CERN IT/Grid Deployment Group 2 Miről szól ez az előadás ? Mi az.
Trócsányi Zoltán Kozmológia alapfokon
A világegyetem kialakulása
AZ UNIVERZUM KELETKEZÉSE
Űrkutatás hét.
A FÖLD ÉS KOZMIKUS KÖRNYEZETE
Készítette: Móring Zsófia Samu Gyula
Albert Einstein   Horsik Gabriella 9.a.
Az atom sugárzásának kiváltó oka
Mindentud Június 15 Mottó: Te Gyuri! De őszintén, áruld már el nekem, hogy igazából mire jók azok a kvarkok. (88. évében levő Édesanyában állandó.
Az ősrobbanás Szebenyi Benő.
A radioaktivitás és a mikrorészecskék felfedezése
PPKE-ITK I.Házi Feladat Megoldásai Matyi Gábor Október 9.
05 Novembre év a részecskefizika kutatásban Európai Nukleáris Kutatási Szervezet Európai Részecskefizikai Laboratórium.
Kezdetben teremtette Isten...
Úton az elemi részecskék felé
THE BIG BANG - avagy A nagy bumm
Hubble.
A) hidrogénizotóp (proton)_____1H1 B) hidrogénizotóp (deutérium)__1H2
MAGYARORSZÁG HELYE AZ UNIVERZUMBAN
2. A FÖLD A VILÁGŰRBEN.
Előadás másolata:

Neutron az Ősrobbanásban Dr. Sükösd Csaba Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Nukleáris Technika Tanszék

TARTALOM Bevezetés Modellek, előrejelzés Fontos megfigyelések Hubble törvény Gravitáció Nézzünk vissza a múltba Kozmikus háttérsugárzás Elemek gyakorisága az Univerzumban Az Ősrobbanás elemgyára Az első századmásodperctől... ...a tizedik percig Mi lenne, ha a neutron tömege...

+ Az Evolúció során a túlélés kulcsa: előrelátás A tudomány (egyik) feladata: előre látni megbízható módon Kezdeti feltételek Mozgástörvények + Jövő Modell Az előrelátás jósága az alkalmazott modelltől függ! Hogyan ellenőrizhető egy modell? A múlttal !

Jobban megértjük a jelent, ha megértjük a múltat! A mozgástörvényeket nemcsak időben előre, hanem időben visszafelé is alkalmazhatjuk visszatekintés a múltba A Világ keletkezése mindig izgatta az embereket (vallások). Tudományos módszer: kezdeti feltételekből (mostani állapot) a jelenleg legjobbnak tartott modellekkel visszanézni

Fontos megfigyelések: 1) Hubble törvény: sebesség = H0∙távolság (1 Mpc = 3,086∙1019 km) (Hubble-idő) Modell: Nem azért távolodik gyor-san mert messze van, ha-nem azért van messze, mert gyorsan távolodik! Riess, Press, Kirshner (1996)

A lineáris kapcsolat miatt az egyenesek egy pontban metszik egymást! Kis térfogat, nagy energiasűrűség, nagy hőmérséklet: Ősrobbanás Továbbgondolás: Ezek persze nem egyenesek, hiszen a gravitáció fékez!

E<0 „elliptikus” E=0 „parabolikus” E>0 „hiperbolikus” Gravitáció: Műhold példája: Három eset lehet: E<0 „elliptikus” E=0 „parabolikus” E>0 „hiperbolikus” Az Univerzum teljes energiájától függően három jövőkép A múlt viszont egyértelmű: kis térfogat (nagy hőmérséklet)

Nézzünk vissza a múltba ! Távolra látni = visszafelé látni az időben (fénysebesség…) Legközelebbi csillag: Proxima Centauri: 4,3 fényév galaxis: Androméda köd: 2 millió fényév Hubble űrteleszkóp: 13 milliárd fényévre is ellát! (születő, fiatal galaxisok…) Miért nem látjuk a kezdeti forróságot?? LÁTJUK! Csakhogy: gyors tágulás lehűlést okoz. Jelenleg az Univerzum átlaghőmérséklete 2,73 K (nem 0!)

2. Megfigyelés: Kozmikus háttérsugárzás Penzias és Wilson (Nobel-díj 1978) 1964-ben felfedezték a rádióhullámú kozmikus hátteret Tökéletes hőmérsékleti sugárzás! „Dipólus” komponens: Oka: a Föld és a Naprendszer sebessége miatti Doppler effektus 2,725 K Ezt korrekcióba véve: tökéletes izotrópia Hőmérsékleti egyensúlynál korábbra nem „láthatunk” ! (Az Ősrobbanás után kb 380 ezer évvel)

3. Megfigyelés_ Elemgyakoriság az Univerzumban A tíz leggyakoribb elem az Univerzumban (tömegarányok) Z Név Gyakoriság (milliomod rész) 1 Hidrogén 750 000 2 Hélium 230 000 8 Oxigén 10 000 6 Szén 5 000 10 Neon 1 300 26 Vas 1 100 7 Nitrogén 1 000 14 Szilícium 700 12 Magnézium 600 16 Kén 500 Ősrobbanás gyártja le, csillagok módosítják Csillagokban keletkeznek A modellnek ezt is meg kell magyarázni! „Látható” idő előtt lezajló folyamatok!

Ősrobbanás (Nagy Bumm, Big Bang) modell Nagy energiasűrűség magas hőmérséklet sugárzás Mi onnan indulunk, amikor a hőmérséklet kT ~ 10 MeV (T ~ 1011 K, 0,01 s). Ekkor már protonok, neutronok és könnyű részecskék (leptonok) vannak a sugárzás mellett. A hőmérséklet még nagy: Ezért a neutronok és a protonok egymásba alakulhatnak. A neutronok és a protonok arányát a statisztikus fizika törvényei szabják meg. (pl. kT~ 5 MeV-nél)

Az Univerzum gyorsan hűl (a tágulás miatt) a neutronok keletkezése megszűnik, (kb 1 másodpercnél) a szabad neutronok bomlanak: (T1/2 ~ 10 perc) Csak azok a neutronok „menekülnek meg”, amelyek atommagokba fogódnak be! Az első lépés: DE! Amíg a hőmérséklet túl magas, az esetleg keletkező deuteronokat szétveri a hőmozgás. A nukleoszintézis akkor indulhat be, amikor kT << 2,2 MeV (kb. 100 másodpercnél) Innentől VERSENYFUTÁS: atommagreakciók, és a gyorsan hülő Univerzum között. (1 perctől kb. 10 percig)

Atommag reakciók lánca: A keletkező deuteronok nem élnek sokáig. A fúzió tovább halad... erős kölcsönhatású, gyors folya- matokkal g - bomlással (elektromágneses kölcsönhatással) járó, lassabb folyamatokkal

A lánc azonban megszakad, mert a 4He különösen stabil Még egy kevés könnyű elem (Li, Be) keletkezik... ... de ezek fogynak is további reakciókkal. Mielőtt nehezebb elemek felépülhetnének, a fúziós lánc megszakad. Az Univerzum a fúziós hőmérséklet alá hűl. Lényegében csak He keletkezett, a protonok egy része megmaradt, a maradék neutron elbomlott.

Az elemek gyakoriságának fejlődése az első másodpercekben 75% H, 25% He Minden egyéb < 10-4 ! (neutronok bomlása) 3H bomlik 7Be bomlik Az Univerzumban sehol sem figyeltek meg 23%-nál kisebb 4He gyakoriságot! Ez a „forró” Ősrobbanás modell nagyon erős igazolása. Deuteron sem keletkezhet máshogy (a csillagok csak fogyasztják).

A neutron milyen tulajdonságai vezettek ide? A neutron tömege > proton tömege + elektron tömege 1,6749543 > 1,6726485 + 0,00091095 (10-27 kg) Mi lenne, ha a neutron 1 ezrelékkel könnyebb lenne? nem menne végbe (nincs rá energia), de végbe menne ! A protonok fogynának el, és a neutronok száma nőne! H-atomok sem lennének (proton befogná az elektront). Az Univerzum barionikus anyaga főleg n-ból állna. Mi lenne, ha a neutron nehezebb lenne? Hamarabb elfogynának a neutronok ! Gyorsabban, rövidebb felezési idővel menne végbe (nagyobb energiakülönbség) Az Univerzum barionikus anyaga főleg (>90%) p-ból állna.

A neutron az ősrobbanásbeli nukleoszintézis egyik kulcsszereplője! DE! Miért éppen akkora a neutron tömege, mint amekkora? Nyitott kérdés. Talán az LHC (CERN) választ tud majd rá adni, ha felfede-zik a Higgs bozont. Addig is: a jelenlegi modellekkel sok megfi-gyelt jelenséget megér-tünk és kvantitatív mó-don meg tudunk ma-gyarázni. SŐT! Még a hőm. egyensúly „mögé” is belátunk.

KÖSZÖNÖM MEGTISZTELŐ FIGYELMÜKET !