MELLOM MIKRO - OG MAKROKOSMOS KAN BIG BANG HISTORIEN ETTERPRØVES?

Transkript

1 MELLOM MIKRO - OG MAKROKOSMOS KAN BIG BANG HISTORIEN ETTERPRØVES?

2

3 VAKUUM QED- VAKUUM QCD- VAKUUM Thomas Aquinas (1260 AD): Creatio ex nihilo NIELS HENRIK ABEL ( )

4 VAKUUM: INGENTING? GAMLE GREKERE: INTET finnes ikke fordi verden må forklares. INTET kan ikke forklares. Heller er det slik at verden er full av noe. PLENUM. Parmenides (450 B.C.), Demokrit (400 B.C.), Platon ( ), Aristoteles ( ), Horror vacuui. Nyplatonistene, Plotin ( ), hevdet at ikke-væren er ikke absolutt intet, men inneholder alt, materiepartikler er en mulighet som kan realiseres. Moderne ideer om fysiske felter og materielle partikler hviler i nyplatonsk tenkning.

5 Første Mosebok 1. Kapitel og 2. vers

6 gl1

7 Lysbilde 6 gl1 glovhoid_loc;

8 LHC Akseleratorsystemet i CERN ved Geneve består av flere underjordiske ringer. Her passerer partiklene grensen mellom Sveits og Frankrike noen tusen ganger i sekundet.

9 HVORDAN KAN VI STUDERE DET ALLER MINSTE? HVORFOR BEHØVES STØRRE AKSELERATORER DESTO MINDRE OBJEKTET ER?

10 Hvordan skal vi bestemme bordbenenes form og antall hvis vi ikke kan kikke inn under duken? En måte er å trille kuler under duken og observere spredningsmønsteret. Slik kan vi også finne atomkjernens form ved å bombardere den med høyenergetiske elektroner. Etter at trillingen er avsluttet kan vi teste det funne resultatet ved å ta vekk duken. Det kan vi ikke gjøre med atomkjernen. Det eneste vi kan gjøre er å trille enda flere kuler.

11 To enkle systemer kolliderer front mot front. Hva skjer deretter? Et ganske overraskende resultat av jordbærkollisjonen. Slike overraskelser får vi hele tiden i partikkelfysikkeksperimenter.

12 Den aller minste byggestenen er kvarken. De ble dannet i Big Bang i kollisjoner mellom gluonene. Kvarkene ble oppdaget inne i protonet under beskytning av protonene med svært energirike elektroner.

13 BARYON = KVARK + KVARK + KVARK MESON = KVARK + ANTIKVARK HADRONER

14 EN SKAPELSESHISTORIE

15 I vår tids mytologi skjedde skapelsen for 13.7 milliarder år siden. Råstoffet var gluoner og kvarker som ble dannet i Urvakuumet.

16 Krabbetåken, pulsaren (se pil) ble observert av kinesiske astronomer år 1054 e.kr.

17 Heisenbergs uskarphetsrelasjon gjør at vi kan ha elektroner og positroner eksitert parvis i et QEDvakuum. Parene vil bare ha kort levetid som skum på en usynlig sjø.

18

19 FORDI URVAKUUMET ER USTABILT FYLLES DET ØYEBLIKKELIG MED GLUONER. g + g = q + q(anti) Det skapes like mye anti-materie som materie. D e

20 Niels Henrik Abel og partikkel- fysikken Hvorfor deler vi fysikkteorier i to klasser: abelske og ikke-abelske teorier?

21 Niels Henrik Abel, Tusenvis av referanser til Niels Henrik Abel i fysikkpublikasjoner. Hvorfor? Partikkelfysikk var ikke oppfunnet på Abels tid. Den berømte publikasjonen øverst til venstre fikk Nobelprisen i 2004.

22 Fotoner eller lyskvanter er kraftformidlere mellom elektriske ladninger. Fotonene vekselvirker ikke med hverandre. Teorien som beskriver slike fenomener kalles kvanteelektrodynamikken QED. QED er en Abelsk teori. Gluonene er kraftformidlerne mellom kvarkene. Kvarkene og gluonene har alle fargeladning av tre forskjellige slag og vekselvirker med hverandre. Teorien som beskriver kvarkers og gluoners vekselvirkninger kalles kvantekromodynamikken QCD. QCD er en ikke- Abelsk teori og blir mer komplisert enn QED.

23 SPØRSMÅL Hva er mest naturlig, abelske eller ikke-abelske teorier? Kvanteelektrodynamikken QED beskriver daglige og lett observerbare fenomener og er en abelsk teori. Gluoner og kvarker har vi ikke daglig omgang med, men dypt i atomkjernenes indre huserer de i store mengder. Kvarker og gluoner beskrives av Kvantekromodynamikken QCD som er en ikke-abelsk teori. Kausalitet? Basert på våre daglige erfaringer er rekkefølgen av påvirkninger ofte av avgjørende betydning for resultatet. Derfor ville vi kanskje vente at fysikkteoriene ville være ikke-abelske.

24 KAN VI GJENSKAPE BIG BANG?

25 Vi Vkan ikke trykke hele Universet sammen i for å kunne etterprøve Big Bang hypotesen, men vi kan ta atomkjerner og kryste dem for å se om kvarker og gluoner, selve Urstoffet,frigjøres når trykket og temperaturen blir høye nok. Komprimeringen av atomkjerner kan gjøres ved å la store atomkjerner som bly eller gull kollidere frontalt med lyshastigheter.

26 I voldsomme kollisjoner mellom atomkjerner gjentar vi i liten skala prosessene som fant sted for 13.7 milliarder år siden. Kanskje kan vi finne den sorte materien?

27 Brookhaven National Laboratory, Long Island, New York

28 Studenter arbeider med oppstilling av eksperimentet.

29 I hver kollisjon mellom atomkjernene nydannes noen tusen partikler. Dette er budbringerne fra kollisjonen og må sorteres, analyseres og beskrives med teoretiske modeller. Bare slik kan vi vite om vi har lykkes med å lage Urstoffet fra Universets fødsel.

30 LHC Akseleratorsystemet i CERN ved Geneve består av flere underjordiske ringer. Her passerer partiklene grensen mellom Sveits og Frankrike noen tusen ganger i sekundet.

31 I ÅR R 2009 STARTER EN NY ÆRA LHC-ringen ligger 100 m under jordoverflaten. Eksperimentene vil starte i 2009.

32 I ALICE detektoren vil atomkjerner av bly kollidere med lysfarten. I bare en kollisjon dannes det opp til partikler. Å registrere så mange partikler krever et svært avansert detektor- og data-system.

33

34 NOEN GANGER OVERRASKER EKSPERIMENTENE OSS!!

35 Augustin,, ( ), Bok 10 Jeg nevner nån en farligere fristelse....en trang til å erfare og finne ut..menneskene vil undersøke naturen uten å ha bruk for denne viten; de vil vite bare for å vite