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Enstehung unseres Universums. – Gab es einen Anfang?

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Enstehung unseres Universums. – Gab es einen Anfang? - PowerPoint PPT Presentation


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Enstehung unseres Universums. – Gab es einen Anfang? . Amand Fäßler. Warum gibt es etwas? Warum gibt es nicht Nichts?. Fing alles mit dem Urknall an ? Gab es ein Vorher? . An was Glauben die Naturwissenschaftler?. Jede Kultur hat versucht die Welt einfach zu verstehen.

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Presentation Transcript
enstehung unseres universums gab es einen anfang
Enstehung unseres Universums. – Gab es einen Anfang?

Amand Fäßler

Warum gibt es etwas?

Warum gibt es nicht Nichts?

Fing alles mit dem Urknall an ?

Gab es ein Vorher?

An was Glauben die Naturwissenschaftler?

jede kultur hat versucht die welt einfach zu verstehen
Jede Kultur hat versucht die Welt einfach zu verstehen.

Anfang der Bibel: „Im Anfang schuf Gott…“

Empedokles (Agragas):~ 450 v. Ch.

4 Elemente: Erde,Wasser,Luft,Feuer

Kräfte: filia, neikoV

Aristoteles (Athen):~ 350 v. Ch.

Äther = Quinta essentia

Isaac Newton (London): ~ 1687 n. Ch. (Principia)

Kräfte im Himmel = Kräfte auf der Erde

Amand Fäßler, Universität Tübingen

moderne kosmologie drei s ulen
Moderne Kosmologie:Drei Säulen

Mikrowellen- hintergrund

Expansion des Univers.

Bildung der leicht. Kerne

1964

~1980

1929

slide5

Entdeckung der Expansion des Universums

H0 = H(t0) = 71 [km/sec Mpc]

Entfernung [Mpc]

slide9

Alle Supernovae Explosionen dieses

Types ( Ia) gleich hell.

Gemessene Helligkeit ~

wahre Helligkeit / Abstand2

slide10

2. Säule: Kosmische Mikrowellen- (im Maximum 2 mm) Hintergrundstrahlung.

Was ist das und wie sagt dies etwas aus über die Natur des Universums?

temperatur fluktuationen der kosmischen mikrow hintergrundes 1 100 000
Temperatur-Fluktuationen der Kosmischen Mikrow.-Hintergrundes 1/100 000

(2002)

kr mmung des universums
Krümmung des Universums

Ausdehnung bekannt

x

x

x

anisotropie und kr mmung
Anisotropie und Krümmung

Beobachtete Fluktuationen

Schluß:

Das Universum

ist flach !

urknall big bang
Urknall = Big Bang

Anstieg der Geraden = H(z=0)

Skalenfaktor a(t)

Abstände ( Zeit)

Dl/l = z = v/c = H(z) d(Abstand)

d = z/H(z)

Zeit

Heute = now; z= 0

slide18
Relative Abstände im Universum als Funktion der Zeit mit verschiedener Materiedichte und Anteil der Dunklen Energie.

Accelerating Expansion

Dunkle Materie + Dunkle Energie

Relative Größe des Universums

d = z/H(z)

Contracting Universe

heute

Miliarden Jahre

diese fakten verlangen
Diese Fakten verlangen:
  • Materie 30 % der Energiedichte des Universums

( Energie = Masse * c2 ).

  • Davon leuchtende Materie (Sterne) ~ 0,5 % von total.
  • Von den 30% sind nur 4% bekannte Materie relativ zu total.
  • Unbekannte (Dunkle) Materie ~ 26 %

Was ist dies ?

  • Was sind die restlichen ~ 70 % ? (Dunkle Energie)

Energiedichte = Massendichte * c2

  • Das Universum ist etwa 13 bis 14 Milliarden Jahre alt.

Wir wissen nicht was zu

~ 96 % unser Universum füllt.

dunkle materie im coma haufen
Dunkle Materie im Coma-Haufen

Im Röntgenlicht

Im sichtbaren Licht

10 000 Galaxien 300 Millionen Lichtjahre entfernt

95 % der Masse in Plasmagaswolke

Dunkle Materie ?

Masse der Gaswolke reicht nicht, den Zusammenhalt der Galaxien zu erklären.

rotation von galaxien
Rotation von Galaxien

Dunkle Materie ?

Was kompensiert die Zentrifugalkraft ?

Faktum

erwartet

rotation von galaxien1
Rotation von Galaxien

Dunkle Materie ?

keine gute Beschreibung ohne Annahme eines Halos

einstein ringe
Einstein Ringe

Gravitations-Mikrolinsen-Effekt

einsteins pers nlicher ring
Einsteins persönlicher Ring
  • mit Schwarzem
  • Loch vor dem Mund
gravitationslinsen durch dunkle materie
Gravitationslinsen durch dunkle Materie ?

Dunkle Materie ?

Große und konzentrierte Massenansammlungen wirken auf Licht wie Linsen

Sichtbare Materie reicht oft nicht aus, um Linseneffekt zu erzeugen

slide26

Sie möchten einen direkten Beweis

für Dunkle Materie ? Ich werde

Ihnen einen direkten Beweis geben!

A direct proof for dark matter ?

slide27

2006 : Kollision eines kleinen und eines großen Galaxienhaufens im Ablauf von 2 Millionen Jahren von links nach rechts

Dunkle u. helle Materie

Helle Materie

slide28

Kollision zweier Galaxien im Röntgenlicht (rosa)

und mit Gravitationslinseneffekt (blau).

Erster direkter Nachweis für Dunkle Materie.

slide29
z=1

Computer Simulation mit heller und dunkler Materie

Formierung von Galaxienhaufen

diese bobachtete verteilung der galaxien nur mit sechs bis siebenfacher dunkler materie
Diese bobachtete Verteilung der Galaxien nur mit sechs bis siebenfacher Dunkler Materie.

Galaxien erscheinen vorzugsweise entlang der Filamente orientiert

Beobachtete Verteilung der Galaxien. Konzentriert längs Filamente.

slide31

70 %

26 %

dunkle energie betr gt 70 des gewichts des universums
Dunkle Energie beträgt 70 % des Gewichts des Universums
  • Was ist dies?
  • Vakuumenergie?
  • Kurzfristige Teilchen-Antiteilchen-Erzeugung aus dem Nichts?
einsteins gr te eselei

Von Einstein, Berlin, an Weyl, ETH Zürich.

[Bei] De Sitter laufen zwei genügend voneinander entfernte materielle Punkte beschleunigt auseinander. Wenn schon keine quasi-statische Welt, dann fort mit dem kosmologischen Glied.

Seien Sie herzlich gegrüsst von Ihrem

A.Einstein

Einsteins größte „Eselei“
bildung der leichten atomkerne im urknall
Bildung der leichten Atomkerne im Urknall
  • Man beobachtet in alten Sternen
  • 75 % Wasserstoff (Protonen)
  • 25 % Heliumatomkerne
  • ( zwei Protonen und zwei Neutronen ).
400 sekunden nach urknall 1 milliarden grad kerne stabil
400 Sekunden nach Urknall: 1 Milliarden Grad; Kerne stabil

Da Neutronen schwerer als Protonen:

Zahl(Protonen) : Zahl( Neutronen) = 7 : 1

Bei 1 Milliarden Grad (100 keV):

Bildung von Deuterium (pn) -> Helium(2p, 2n)

massen h ufigkeit der leichten elemente nach dem urknall
Massen-Häufigkeit der leichten Elemente nach dem Urknall
  • Wasserstoff (p) ~ 0.75
  • Helium4 (ppnn) ~ 0.25
  • Deuterium (pn) ~ 4*10-5
  • Helium3 (ppn) ~ 1*10-5
  • Lithium7(pppnnnn) ~ 3*10-10
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Zusammenfassung:

  • Die Kosmologie ist auf einem hohen Niveau
  • des Nichtwissens: Wir kennen nur 4 % der
  • Energiedichte im Universum.
  • 26 % der Dichte des Universums sind
  • unbekannte Dunkle Materie.
  • 70 % der Dichte des Universums sind
  • Dunkle Energie (mit Druck zur Expansion).
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Offene Fragen:

  • Was bewirkt die Inflationäre Expansion, die
  • im ganzen Universum die gleiche
  • Temperatur sicher stellt?
  • Was war vor dem Urknall? Kaotisches
  • Ur-Universum?
  • Phasenübergang mit ungeheuerem
  • Energiegewinn?
  • Ist dies mehrmals passiert?
  • Gibt es mehrere Parallel-Universa?
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An was glauben die

Naturwissenschaftler?

  • Dass alles Naturgesetzen folgt.
  • Es wurden noch nie unter Labor-
  • bedingungen Wunder nachgewiesen.
  • (Sind vielleicht im Labor prinzipiell nicht nachzuweisen.)
  • Wir glauben nicht an „Intelligent Design“.
  • Wir können weder die Existenz noch
  • die Nicht-Existenz Gottes beweisen.

ENDE