BIG BANG KURSUS, EFTERÅR 2011
Jeg kan kontaktes på unclellama@gmail.com eller på tlf. 26358644.
Så nåede vi til den sidste forelæsning, tak for jeres interesse og de mange gode spørgsmål undervejs!
Det ville være en stor hjælp hvis så mange som muligt bruger 5 minutter på at udfylde kursusevalueringen:
Kursusevaluering
INDHOLD:
FORELØBIG UGEPLAN
UGE 1: GEOMETRI, RUM, RUMTID, FRW-METRIK
UGE 2: GENERAL RELATIVITET, UNIVERSETS UDVIDELSE, KOSMOLOGISK RØDFORSKYDNING
UGE 3: DET MEGET TIDLIGE UNIVERS. BARYOGENESIS, KERNESYNTESE.
UGE 4: MØRKT STOF OG MØRK ENERGI
UGE 5: DEN KOSMISKE BAGGRUNDSSTRÅLING, DENSITETSPERTUBATIONER
UGE 6: STRUKTURDANNELSE, KOSMISK INFLATION
UGE 7: FINJUSTERING AF UNIVERSET, MULTIVERS-MODELLER, OPSAMLING
ANBEFALINGER TIL VIDERE LÆSNING
HURTIGERE-END-LYSET NEUTRINOER
FORELØBIG UGEPLAN
Uge 1, 15. september: Introduktion, geometri
Uge 2, 22. september: Kosmologisk princip, generel relativitet, Universets udvidelse, Friedmann-ligninger og tilstandsligninger, kosmologisk rødforskydning
Uge 3, 29. september: Det meget tidlige Univers. Baryogenesis, Big Bang kernesyntese. Hvor kommer de andre grundstoffer fra? - kort om kernesyntese i supernovaer
Uge 4, 6. oktober: Mørkt stof og mørk energi, llambda-CDM modellen (CDM: koldt mørkt stof)
Uge 5, 13. oktober: Den kosmiske baggrundsstråling, densitetsperturbationer
Uge 6, 27. oktober: Galaksedannelse og -vækst, kosmisk inflation
Uge 7, 3. november: Finjustering af Universet, multivers-modeller
UGE 1: GEOMETRI, RUM, RUMTID, FRW-METRIK
Ugens noter:
Noter uge 1
Ugens powerpoint præsentation:
Powerpoint uge 1
Afstande i rumtid - hvorfor har tid og rum 'modsat fortegn'?
MinutePhysics - Distance in Special Relativity
Video om rummets krumning (Carl Sagan):
Krumning
Video om et mangedimensionelt Univers (strengteori):
Brian Greene
UGE 2: GENERAL RELATIVITET, UNIVERSETS UDVIDELSE, KOSMOLOGISK RØDFORSKYDNING
Ugens noter:
Noter uge 2
Ugens Powerpoint:
Powerpoint uge 2
Ugens Powerpoint (.ppt format, til gamle Office-pakker - viser muligvis ikke det hele korrekt):
ppt uge 2
En sjov konsekvens af generel relativitet er de såkaldte gravitationsbølger: bølger i rummets krumning (IKKE den kosmologiske krumning som udtrykt i Robertson Walker metrikken, men den krumning der opstår lokalt omkring stjerner osv.) som opstår ifølge GR når massive objekter accelereres på bestemte måder. Det har ikke så meget med kosmologi at gøre, men er ret spændende i sig selv. Man har ikke observeret gravitationsbølger direkte endnu, men har set deres indirekte konsekvenser - for eksempel et tæt binært stjernesystem, der mister energi igennem gravitationsbølger, hvilket får de to stjerner til at falde ind mod hinanden. I kan læse lidt om dem her hvis det er (de første par afsnit er ikke så tekniske):
Gravitational wave
Accelerationer kan sagtens beskrives i den specielle relativitetsteori. Dog står der det modsatte i visse SR lærebøger (og overalt på internettet - selv på Wikipedia!). Man behøves ikke at regne i accelererende systemer for at beskrive acceleration. Det kan sagtens lade sig gøre - men i SR er det meget nemmere at beskrive alt fra et inertialsystem. To korte noter om misforståelsen:
John Baez - Can Special Relativity Handle Acceleration?
Matematisk beskrivelse af acceleration i SR
UGE 3: DET MEGET TIDLIGE UNIVERS. BARYOGENESIS, KERNESYNTESE.
Ugens noter:
Noter uge 3
Ugens Powerpoint:
Powerpoint uge 3
Ugens Powerpoint (.ppt format, til gamle Office-pakker - viser muligvis ikke det hele korrekt):
ppt uge 3
Artikel om hvorvidt områder med stof og antistof kunne eksistere 'side om side'. Afsnit 3,4,5 er ret tekniske - 1,2 + konklusionen skulle gerne være mere forståelige, dog bruger de en kosmologi med inflation (som vi først diskuterer i uge 6).
Cohen-Rujula-Glashow
UGE 4: MØRKT STOF OG MØRK ENERGI
Ugens noter:
Noter uge 4
Ugens Powerpoint:
Powerpoint uge 4
Ugens Powerpoint (.ppt format, til gamle Office-pakker - viser muligvis ikke det hele korrekt):
ppt uge 4
Lidt mere om grupperinger af mørkt stof kandidater i WIMPs og MACHOs:
WIMPs and MACHOs
Forklaring af Bullet Clusters betydning for mørkt stof vs. modifikerede tyngdekraft modeller:
Cosmic Variance - Dark Matter Exists
Sjov lille video om vakuumenergi
MinutePhysics: Dark energy
Nobelprisen i fysik i år gik til de to konkurrerende hold, der undersøgte type 1a supernovaer og målte Universets accelererende udvidelse.
Nobelpris - Videnskab.dk
Video om Supernova 1a-observationerne, der forklarer lidt om rødforskydning og lysstyrke.
PBS - Accelerating Universe Discovery
Lille animationsserie om mørk energi
HubbleSite - Dark energy
Ti krav til mørkt stof kandidater (ret teknisk, men læs evt. indledning)
Taoso et al.
UGE 5: KOSMISK BAGGRUNDSSTRÅLING, DENSITETSPERTUBATIONER OG STRUKTURDANNELSE
Ugens noter:
Noter uge 5
Ugens Powerpoint:
Powerpoint uge 5
Ugens Powerpoint (.ppt format, til gamle Office-pakker - viser muligvis ikke det hele korrekt):
ppt uge 5
WMAP spillet: det bør efterhånden ikke være noget problem for jer at sætte de rigtige kosmologiske parametre og få den observerede WMAP power-spektrum ud :)
WMAP Build A Universe
Oversigtsartikel om præcisionsmålinger i kosmologi og hvad vi kan bruge dem til - ret letlæseligt. Bemærk at han bruger R i betydningen 'krumningsradius', hvor vi har brugt den til at angive skalafaktoren - ikke helt det samme!
Tegmark 2002
Artikel der analyserer 5 års WMAP data og måler parametre i lambda-CDM modellen.
Dunkley et al 2009
UGE 6: STRUKTURDANNELSE, KOSMISK INFLATION
Ugens noter:
Noter uge 6
Ugens Powerpoint:
Powerpoint uge 6
Ugens Powerpoint (.ppt format, til gamle Office-pakker - viser muligvis ikke det hele korrekt):
ppt uge 6
Alan Guths oprindelige artikel om inflation:
Guth 1981
UGE 7: FINJUSTERING AF UNIVERSET, MULTIVERS MODELLER, OPSAMLING
Ugens noter:
Noter uge 7
Ugens Powerpoint:
Powerpoint uge 7
Ugens Powerpoint (.ppt format, til gamle Office-pakker - viser muligvis ikke det hele korrekt):
ppt uge 7
Artikel om multivers-modeller:
Discover magazine multiverse
En god beskrivelse af motivationen for et rumligt adskilt inflations-multivers:
Why we think there's a multiverse
Hvis 'bobleuniverser' produceret af uendelig / kaotisk inflation støder sammen inden rekombination, efterlader kollisionen muligvis spor i CMB. Denne oversigtsartikel handler om boblesammenstødene, og muligheder for at observere dem. Meget af det er svært stof, men i det mindste kan man få en fornemmelse for at det muligvis kan lade sig gøre at observere disse sammenstød mellem bobleuniverser.
Cosmic bubble collisions - Aguierre + Johnson 2009
ANBEFALINGER TIL VIDERE LÆSNING
The Road To Reality (Roger Penrose, Vintage / Random House 2004) er en tung sag, men dækker også et kæmpe område. Med afsæt i matematik og matematisk fysik diskuterer Penrose bl.a. kvantefysik, strengteori og Big Bang kosmologi. Der er meget fokus på teori fremfor observationer. Der forudsættes ingen kendskab til matematik, men første halvdel af bogen bruges på at introducere en (lidt skræmmende) mængde matematiske værktøj. Bogen er fyldt med meget pædagogiske håndtegnede illustrationer, som virkelig hjælper.
Just Six Numbers (Martin Rees, Basic Books 2000) er til gengæld utrolig letlæselig og nærmest formelfri. Der er fokus på hvorvidt vores Univers er finjusteret i forhold til udvikling af levende væsener.
From Eternity To Here - The quest for the ultimate theory of time (Sean Carrol, Penguin Books 2010) handler om forbindelsen mellem entropi og tid, og diskuterer betydningen af den meget lave entropi i det tidlige Univers. I den forbindelse forslås en eller anden form for multivers-verdensbillede.
HURTIGERE-END-LYSET NEUTRINOER
Artiklen om selve forsøget. Ret teknisk, men det er sjovt at se hvordan de måler sådanne hastigheder, det er ikke så nemt. Bemærk også den store 'disclaimer' til sidst i konklusionen, side 22.)
Adam et al - CERN, OPERA
Godt inslag om hvorfor man pt. skal tage det med ro og ikke smide alle de gamle teorier ud ad vinduet med det samme! (Mere generelt så er hjememsiden 'Cosmic Variance' en god måde at følge lidt med i hvad der sker i fysik / især kosmologi. Det er lidt tilfældigt hvad de har af indhold, men det er altid fantastisk godt skrevet.)
Cosmic Variance - FTL neutrinos
...men hvad er en neutrino for noget? (tjek også evt. afsnittet om neutrino-oscillationer, det er ret interessent.)
What's a neutrino?