Космология (Популярная лекция для школьников) Дмитрий Вадимович Наумов, ОИЯИ 13 октября 2009, школа N 8 Содержание лекции Классическая физика Размеры: от малого до великого Почему космология и что такое космология? История Вселенной Из чего состоит Вселенная? Как увидеть начало начал? (Или как подобраться к этому как можно ближе) Что дальше?

Классическая Физика ( что мы изучаем в школе ) Механика Оптика Электричество и магнетизм … Я решил посвятить мою жизнь изучению физики Какая у Вас профессия? да? А мы ее уже прошли в школе!

Классическая Физика ( что мы изучаем в школе ) Механика Оптика Электричество и магнетизм … Какие силы действуют? Гравитация GmM/R 2 Область применимости? (малые массы и большие расстояния > 20 мкм) Реакция опоры атомная = квантовая физика На самом деле законы физики квантовые. Классика работает для большого числа частиц, Но не слишком большого Я решил посвятить мою жизнь изучению физики Какая у Вас профессия ? да? А мы ее уже прошли в школе !

Классическая Физика ( что мы изучаем в школе ) Механика Оптика Электричество и магнетизм … Я решил посвятить мою жизнь изучению физики Какая у Вас профессия ? да? А мы ее уже прошли в школе ! Для всех ли длин волн это так? Малые и большие длины волн – ведут себя по другому, иногда совсем по другому На самом деле законы физики квантовые.

Классическая Физика ( что мы изучаем в школе ) Механика Оптика Электричество и магнетизм … Я решил посвятить мою жизнь изучению физики Какая у Вас профессия ? да? А мы ее уже прошли в школе ! Для всех ли температур это так? понизим температуру до - 77 K (196 °C) Проводник перейдет в сверхпроводящее состояние (R=0), а магнитик будет левитировать над сверхпроводником Закон Ома: I = U/R

Размеры: от малого до великого см см – радиус атома см – «радиус» протона см – Планковский масштаб см – радиус Земли 1см см – толщина волоса 10 а.е. – до Сатурна, 30 а.е. – до Плутона 1 а.е. = см – расстояние от Земли до Солнца 1пк = см = 3.3 св.года, 1.3 пк – Проксима, Альфа (созв. Центавра), 8 кпк – до центра МП, 30 кпк – диаметр диска 900 кпк = см до ближайшей галактики М Мпк = см (размер скопления галактик), 12 Мпк – расстояние до ближайшего 1.5 Гпк = см (размер видимой Вселенной) Мпк = см (размер сверхскоплений) Самый малый и самый большой размеры отличаются в раз

Почему космология и что такое космология? Космология – это наука о Вселенной, о ее эволюции от начала до сегодняшнего дня (и далее). Космология «стыкует» всю физику от масштабов см до см: Квантовая физика, Физика элементарных частиц Гравитация

История Вселенной Вселенная расширяется сейчас – звезды тем краснее, чем они от нас дальше (эффект Доплера), а значит: Вселенная не была вечной! Она родилась около 13.7 млрд лет назад ( Возраст Солнца – 4.6 млрд лет, возраст Земли млрд лет ) – Что произошло 13.7 млрд лет назад? И как об этом узнали сегодня? На больших масштабах (около 100 Мпк) Вселенная очень однородна со средней плотностью около г/см 3 Полный вес Вселенной тонн Вес в момент рождения согласно – Бесконечен (теория Большого Взрыва (БВ)) – Меньше миллиграмма (инфляционная теория) Вся энергия Вселенной равна НУЛЮ!

Из чего состоит Вселенная?

Что такое темная материя? – Материя, которая не светится, поэтому мы ее не видим… расстояние скорость Предсказание если нет темной материи То, что видим

Из чего состоит Вселенная? Что такое темная энергия? – Никто толком не знает…Выглядит так, что вакуум вовсе не пуст, а обладает энергией Как же это узнали? Ну, начнем вот с чего…

Знаете ли вы, что мы все живем в микроволновке? Частота реликтового излучения такая же как в микроволновке, но, к счастью, мощность излучения всего W/см 2, т.е. для 50х30см 2 - это будет W, что ничтожно по сравнению с 1000 W Всюду вокруг нас есть микроволновое излучение с T=2.7K Обнаружено Пензиасом и Вилсоном в 1964 (Нобелевская Премия в 1978)

Со всех направлений микроволновое излучение одинаково, с одной и той же температурой Т=2.7К. Откуда оно? Это замороженный свет, оставшийся после лет после БВ

Анизотропия реликтового излучения Удивительно, но «одинаковость» температуры света справедлива только с точностью до К

Откуда анизотропия?

Как увидеть начало начал? (Или как подобраться к этому как можно ближе)

В ожидании луны

Будущее Вселенной

Возраст Вселенной 13.7 млрд лет Полная энергия равна нулю (для знатоков математики это значит, что Вселенная плоская) 72-73% всей энергии приходится на темную энергию вакуума – это загадочная энергия, никто не знает – что это 23% всей энергии приходится на темную материю – и тут никто не знает наверняка, что это Лишь 4-5% всей энергии это обычные атомы, про которые мы много знаем Обнаружение анизотропии тоже привело к Нобелевской Премии в По космологии еще будут Нобелевские Премии

Что дальше? За последнее десятилетие в космологии сделаны выдающиеся открытия. Мы стоим на пороге новых революционных открытий в космологии, физике элементарных частиц, технологиях Молодые амбициозные люди должны принять в этом самое активное участие