UT I VERDENSROMMET! Normal text - click to edit. Mørk materie Universets ekspansjon Mørk energi

Like dokumenter
Modell, Cold Dark Matter, Normal text - click to edit

Normal text - click to edit

Moderne partikkelfysikk. Normal text - click to edit

Egil Lillestøll, Lillestøl,, CERN & Univ. i Bergen,

LHC sesong 2 er i gang. Hva er det neste store for CERN?

LHC girer opp er det noe mørk materie i sikte?

CERN og The Large Hadron Collider. Tidsmaskinen

Masterclass i partikkelfysikk

AST1010 En kosmisk reise

Hva har LHC lært oss om partikkelfysikk så langt?

Eirik Gramstad (UiO) 2

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 20: Kosmologi, del 2

VELKOMMEN TIL INTERNATIONAL MASTERCLASSES 2017 FYSISK INSTITUTT, UNIVERSITETET I OSLO

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 19: Kosmologi

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 19: Kosmologi, del I

AST1010 En kosmisk reise. Astronomiske avstander v=vsl-jncjak0. Forelesning 20: Kosmologi, del I

Romfart - verdensrommet januar 2007 Kjartan Olafsson

Higgspartikkelen er funnet, hva blir det neste store for CERN?

Hvordan skal vi finne svar på alle spørsmålene?

AST1010 En kosmisk reise

Superstrenger. Teorigruppa, Fysisk institutt

Introduksjon til partikkelfysikk. Trygve Buanes

AST1010 En kosmisk reise

Hvordan skal vi finne svar på alle spørsmålene?

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 20: Kosmologi, del 2

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 5: Fysikken i astrofysikk, del 2

Løsningsforslag til prøve i fysikk

Eksperimentell partikkelfysikk. Kontakt :

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 5: Fysikken i astrofysikk, del 2

Europas nye kosmologiske verktøykasse Bo Andersen Norsk Romsenter

Higgspartikkelen. Bjørn H. Samset, UiO

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 4: Fysikken i astrofysikk, del 1

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise

Big Bang teorien for universets skapelse. Steinar Thorvaldsen Universitetet i Tromsø 2015

European Organization for Nuclear Research. , "CERN for Videregående"

Professor Elgarøy avslører: Hva DU bør repetere før AST1100-eksamen!

Universet som forsvant. Are Raklev

Svarte hull kaster lys over galaksedannelse

Hvorfor mørk materie er bare tull

Partikkelfysikk og Astrofysikk forener krefter og bidrag til svar på åpne spørsmål om Universets fødsel og utvikling

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.

Melkeveien sett fra jorda

EksameniASTlolo 13 mai2

Siste resultater fra ATLAS Higgs søk

Vi er stjernestøv. Om galakser og stjernetåker

URSTOFF VAKUUM KVARK-GLUON PLASMA

AST1010 En kosmisk reise. Andromeda. Avstand: 2.55 millioner lysår. Hubbles klassifikasjon av galakser 3/20/2017

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 18: Galakser og galaksehoper

Kreftenes opprinnelse i rommet (Naturkreftenes prinsipp) Frode Bukten

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 18: Eksoplaneter og jakten på liv

Gravitasjonsbølger og LIGO-detektorene. Foredrag for TAF. 23. april 2016, Erlend Rønnekleiv

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 12: Melkeveien

Observasjon av universet ved ulike bølgelengder fra radiobølger til gammastråling. Terje Bjerkgård og Erlend Rønnekleiv

FASIT UNIVERSITETET I OSLO. Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

MELLOM MIKRO - OG MAKROKOSMOS KAN BIG BANG HISTORIEN ETTERPRØVES?

Fysikk 50 år frem i tid

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 4: Elektromagnetisk stråling

AST1010 En kosmisk reise. Innhold 10/19/15. Forelesning 18: Galakser og galaksehoper

De vikagste punktene i dag:

Landskonferansen om fysikkundervisning, Gol, Hva er fysikk? Fysikk som fag og forskningsfelt i det 21. århundre. Gaute T.

AST1010 En kosmisk reise. De viktigste punktene i dag: Mekanikk 1/19/2017. Forelesning 3: Mekanikk og termodynamikk

AST1010 En kosmisk reise

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 15: Hvite dverger, nøytronstjerner og sorte hull

UNIVERSITETET I OSLO

AST1010 En kosmisk reise

Løsningsforslag til avsluttende eksamen i AST1100, høsten 2013

UNIVERSITETET I OSLO

Løsning, eksamen FY2450 Astrofysikk Fredag 21. mai 2010

AST1010 En kosmisk reise. De viktigste punktene i dag: Elektromagnetisk bølge 1/23/2017. Forelesning 4: Elektromagnetisk stråling


Leksjon 18 Universet akselererer Hubbles lov

Humanist Kristin Grønli Bok: Lite mørkredd. Jostein Riiser Kristiansen tar oss forståelsesfullt i hånda og viser vei inn i det mest massive mørke.

ATLAS Detector Monitoring with Jets

Universets inflasjonsfase i lys av BICEP2-observasjonene

UNIVERSITETET I OSLO

PARTIKKELMODELLEN. Nøkler til naturfag. Ellen Andersson og Nina Aalberg, NTNU. 27.Mars 2014

FAGPLANER Breidablikk ungdomsskole

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 3: Mekanikk, termodynamikk og elektromagnetisme

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 17: Melkeveien

AST1010 En kosmisk reise

Eidsvoll syd Rotary klubb

Fysikk 3FY AA6227. Elever og privatister. 26. mai Videregående kurs II Studieretning for allmenne, økonomiske og administrative fag

Jakten på universets kjempelinser

AST1010 En kosmisk reise

Supermassive sorte hull og galakser..margrethe Wold. Institutt for teoretisk astrofysikk, Universitetet i Oslo

Stråling fra rommet. 10. November 2006

UNIVERSITETET I OSLO

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 21: Oppsummering

Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

AST1010 En kosmisk reise. Forelesning 5: Dopplereffekten Relativitetsteori Partikkelfysikk

1 Universet, designet og fininnstilt

Kosmiske strenger. Håkon Enger. Kosmiske strenger p.1/23

En reise i solsystemet trinn minutter

Einsteins relativitetsteori

TIMSS og Astronomi. Trude Nilsen

Transkript:

UT I VERDENSROMMET! Mørk materie Universets ekspansjon Mørk energi

Universe 1907 Equivalence Principle Acceleration (inertial mass) is indistinguishable from gravitation (gravitational mass) Einsteins ekvivalensprinsipp

Universe 1915 Rommet krummes av massen som befinner seg i det. Light rays define the shortest path in space. Accelerated elevator: light follows follows a parabolic path Gravitational field: light path must be bent! Space and time must be curved Anomalier i Merkur s bane Avbøyning av lys rundt f.eks sola George Lemaitre (1927) The whole Universe expands A hot primordial atom?

Mørk materie Definisjon: Materie som nesten? bare føler gravitasjonskraften. Ingen spor i form av synlig stråling

Galaktiske rotasjonskurver viser at 2 mv r G mm r 2 Må enten modifisere Netowns gravitasjon eller innføre mørk materie i galaksenes ytterområder

Rotasjonshastighet som funksjon av avstand til galaksens sentrum. A:uten mørk materie B:Observasjon Fritz Zwicky, 1933 Andre bevis: Gravitasjonslinser

Et fins materie i universet som påvirkes av gravitasjonskrefter, men som vi ikke kan identifisere Normal text som - vanlig click to materie. edit ikke-barionsk materie 84,5% av massen i universet består av denne mørke materien Men det er mer enn masse i universet.

Dopplereffekt (rød/blå-forskyvning) z mottatt utsendt utsendt v c (for små hastigheter)

Hubbles lov: v=h 0 d Objektene i universet fjerner seg fra oss med en hastighet som er proposjonal med avstanden. Proposjonalitets konstant : H 0 =(71±3) km/s/mpc (1 pc = 3,26 lysår)

Supernovaer og avstand Supernova-eksplosjoner er en godt kjent del av en stjernes livssyklus godt kjent og høy lys-intensitet, L. Kan se fjerne supernovaer p.g.a. intensiteten Avstand, r, gitt fra l = kl/r²

m = størrelsesklasse Høy m betyr svakt lys (som betyr stor avstand) Det fins nå noen observasjoner med z godt over 1 (v.h.a. Hubble space telescope) Rødskift (hastighet)

Men Hubble s konstant var slett ikke konstant gjennom universets historie. For rødskift som nærmer seg 1 skal man Normal se avvik text fra - dagens click verdi to edit H 2 ( z) 3 (1 ) 2 M z w 0 H 3(1 ) 1 z Ω-ene beskriver massen og energien i universet (summerer seg til ca. 1)

Hva betyr det at universet ekspanderer? En geometrisk effekt i Einsteins generelle relativitetsteori, der selve skalaen ekspanderer i alle punkter Galakser etc.er rosiner i en bolledeig under hevning! Tilstedeværelse og temperatur fra kosmisk mikrobølgespekter underbygger Big Bang teori

Modell, Cold Dark Matter, og kosmologisk konstant

100 år med sort stråling Alle legemer avgir et strålespekter som bare avhenger av temperatur Plancks strålingslov:

Plancks strålingslov Utledet for 100 år siden ved å anta diskrete energitilstander for fotonene Viktig brikke under utviklingen av kvantemekanikken Nå: Viktig som bevis for å underbygge teorien om Big Bang Temperaturen sier noe om hvor gammelt universet er

Universets temperatur er (2,725 ±0,002)K!!!! Nobelpris 2007 for påvisning av små romlige forskjeller i temperaturer

Men universet temperatur er ikke isotrop Dette er viktig for å forstå hvorfor materien har klumpet seg i galaksehoper og galakser

PLANCK WMAP

The Big Bang and its particles Kosmologi 13.7 milliarder å Astropartikkelfysikk Partikkelfysikk Hvilke partikler? 1 ps 10-34 s Big Bang

Hvorfor ingen antimaterie? Sakharovs tre betingelser: Brudd på bevaring av baryontall Brudd på partikkel-antipartikkelsymmetri Faseoverganger (system ute av termisk likevekt) Partikkelfysikk kan bidra til å belyse de to første betingelser

Astrofysiske utfordringer for partikkelfysikken Hva består den mørke materien av? Hva er mørk energi? Hvorfor har universet så lite antimaterie? Kan vi bidra til å forstå mer av universets begynnelse?

Fysikkarbeidsgrupper ved ATLAS B-mesoner Topp-kvark studier Standard-modellen Higgs Supersymmetri Exotics Tunge ioner

Standardmodell (SM)-fysikk Grunnet den svært høye kollisjonsraten får vi ved LHC masse data om veldig mange prosesser og partikler. Disse kan brukes til presisjonsmåling av mange av standarmodellens prediksjoner får enten befestet SM ELLER en finner avvik, noe som antakelig bare kan forklares gjennom utvidelser av SM

B-mesoner: CP-brudd I SM er matrisen nedenfor en ren rotasjon Mesoner som inneholder b-kvarken (den nest tyngste kvarken) Dedikerte eksperimenter ( B-factories )har funnet en liten forskjell mellom B-mesoner, og deres antimesoner (CP-brudd) Ikke nok til å forklare den store asymmetrien mellom materie og antimaterie i universet. LHC eksperimentene gjør alternative studier

Målingene forteller oss noe kvantitativt om asymmetrien mellom materie og antimaterie, og om Standardmodellen passer. Det passer! CKM matrise: (Cabbibo,Kobayashi,Maskawa) Men Standardmodellen kan ikke forklare asymmetrien som er nødvendig for å lage universet

SUPERSYMMETRI (SUSY) En foreslått utvidelse av SM, der hver eneste partikkel har sin supersymmetriske partnerpartikkel. Antas en bevaringslov om antall SUSY partikler, så vil den letteste SUSY-partikkelen være stabil. Kandidat til mørk materie.

Supersymmetri, en partnerpartikkel til hver kjente vanlige partikkel

SUSY (forts) I de minimale modellene har vi en bevaringslov i antall partiker som medfører at Normal den letteste supersymmetriske text - click partikkel to edit er helt stabil! Kandidat for universets mørke materie! Må være nøytral Må være tyngre enn ca 40 GeV (fra eksperimenter) Bør finne signaler for dette ved LHC, hvis SUSY finnes. Ses i detektoren som en ubalanse i totalenergien målt i detektoren (Den letteste SUSY-partikkelen er usynlig I detektoren og stikker av med mye energi

Search for supersymmetry using final states with one lepton, jets, and missing transverse momentum with the ATLAS detector. In R-parity conserving SUSY models [2], the lightest supersymmetric particle (LSP) is stable and escapes detection, giving rise to events with significant Normal missing transverse text momentum. - click In to decay edit chains with charginos, chargino decay to the LSP can produce a high-momentum lepton.

Ny energi gir nytt vindu for SUSY Oppgradert LHC er veldig spennenede

Eksotiske fenomener Signaturer for ekstra dimensjoner Teorier kan konstrueres der gravitasjonskraften virker i mer enn 3 dimensjoner, mens de andre kreftene virker i bare 3 dimensjoner. Kan være med å forklare mørk materie, som da evt. finnes i de usynlige dimensjonene!!!! Mini svarte hull: Kan vi i LHC lage så høy masseenergitetthet at dette kollapser i et svart hull? NB: I så fall er det svarte hullet meget kortlivet!

Simulert signatur for mini svart hull

Bly-Bly kollisjoner ved LHC: ALICE-eksperimentet er dedikert til dette. De to andre eksperimentene kan også studere disse kollisjonene. (Jeg viser her et ATLAS event) Events som dette er Normal text - sterke click indikasjoner to edit på eksistensen av kvarkgluon plasma

Oppsummert Vi har en vel etablert teori for hvordan elementærpartiklene vekselvirker og hvordan materien er bygd opp fra disse (Standardmodellen) Vi har nå mye data som underbygger Big Bang kosmologi, men vi trenger både mørk materie og repulsiv mørk energi for å forklare det vi ser Det er nå en sterk kobling mellom astrofysikk og partikkelfysikk. Funnet av Higgs gjør LHC til en stor suksess Nye data ved ny energi ventes på i spenning!

LHC åpner et nytt energivindu og data er i ferd med å bidra til: Innsikt i hvorfor partikler har masse (higgsmekanismen) Innsikt i utvidelser av standardmodellen, og dermed muligens om Mørk materie Forening av vekselvirkningene til en teori

Fire uavklarte spørsmål Hvorfor er gravitasjon så forskjellig fra de andre kreftene? Gravitasjonsteorien omhandler selve rommet De andre kreftene omhandler partikler som beveger seg i dette rommet Hva er mørk energi? Hvorfor har vi så lite antimaterie i universet Hva består den mørke materien av?

Takk for meg Takk for meg!