Współczesny, standardowy model - Dokumenty - paaauli

Współczesny, standardowy model.doc
(633 KB) Pobierz
Â
Â
Â
Â
Â
Â
Â
Â
Â
Â
Â
Â
Â
Â
Â
Â
Â
Â
Â
Â
Ewelina Rozum
Paulina Pytel
Klasa III b
Â
Â
Wszechświat to wszystko co istnieje - materia, przestrzeń, energia i czas. Znajdują
się w nim gwiazdy, planety i inne obiekty kosmiczne. Widzialna część wszechświata
rozciąga się na 1,6 kwadrymilionów (milionów trylionów) kilometrów. Powstało
wiele teorii na temat powstania wszechświata oraz sposoby ewoluowania do obecnej postaci.
Według przyjętej powszechnie teorii Wielkiego Wybuchu Wszechświata narodził się
15 milionów lat temu na skutek potężnej eksplozji. To wydarzenie dało początek nie
tylko materii, ale i energii, przestrzeni, i czasowi. Można sobie zadać pytanie: co było
przed wybuchem? - odpowiedź jest prosta: nic. Wszechświat po wielkim wybuchu był
bardzo mały i bardzo gorący, wypełniały go tylko cząstki promieniowania. Dopiero
po mniej więcej 10 sekundach powstały cząstki elementarne - protony, elektrony i
neutrony - dopiero po kilku tysiącach lat, gdy wszechświat oziębił i rozszerzył się,
powstał wodór i hel.
Â
Â
Â
Â
Â
Istniej kilka najważniejszych etapów w ewolucji Wszechświata zwanych erami. Podział na
ery i ich nazwy różnią się od siebie w zależności od opracowania.
Â
ERA PLANCKA
Â
Pierwsze 10-43 sekundy stanowi tzw. era Plancka. O tym, co działo się wtedy, nie
możemy praktycznie nic powiedzieć, gdyż we Wszechświecie panowały tak
ekstremalne warunki, że współczesna znajomość praw fizyki nie wystarcza do ich opisu.
Spodziewamy się, że ekspansja Wszechświata powodowała, iż temperatura i
gęstość malały. Termin gęstość oznacza tu całkowitą ilość materii i
energii zawartą w jednostce objętości, a nie tylko gęstość samej materii. Zgodnie z
teorią względności energia może zamieniać się w materię i odwrotnie.
Równoważność energii i materii opisuje słynny wzór Einsteina E=mc2. W erze Plancka
(a także następnych) występowała zdecydowano dominacja energii nad materią. Na
zakończenie ery Plancka gęstość wynosiła 1097 kg/m3, a temperatura 1032 kelwinów.
Â
Â
ERA PLAZMY KWARKOWO - GLUONOWEJ (HADRONOWA)
Od 10-43 do 10-4 sekundy
Â
Na początku wszystkie oddziaływania, z wyjątkiem grawitacyjnego, czyli
elektromagnetyczne, słabe i silne miały jednakowe znaczenie i były nieodróżnialne.
Między tymi oddziaływaniami występowała symetria. Ten okres nazywa się
wielką unifikacją. Symetria została złamana w chwili 10-35 sekundy, kiedy temperatura
spadła do wartości 1028 kelwinów. Oddziaływanie silne oddzieliło się wtedy od
oddziaływania słabego i elektromagnetycznego, a jego moc zaczęła przewyższać
moc dwóch pozostałych, jak ma to miejsce i dzisiaj.
Konsekwencją złamania symetrii było wydzielenie się wielkiej ilości energii. Od 10-35
do
-33
10 sekundy wyzwolona energia spowodowała gwałtowne przyspieszenie ekspansji
Wszechświata, które trwa do dziś. Proces gwałtownego rozszerzania się Wszechświata
nazywamy inflacją. Doprowadziło to do wygładzenia wszelkich większych
niejednorodności jakie mogły istnieć we wcześniejszych fazach. Dlatego dzisiaj
Wszechświat w dużych skalach jest jednorodny i izotropowy, czyli we wszystkich kierunkach
wygląda tak samo. Od czasu 10-33 sekundy ekspansja stała się znacznie wolniejsza, ale
Wszechświat nadal zmniejszał swą gęstość i stygnął. Temperatura jednak
była na tyle wysoka, że występowały wszystkie typy kwarków i była taka sama
ilość antykwarków. Po obniżeniu się temperatury cięższe kwarki zaczęły
się rozpadać, a lżejsze zaczęły się łączyć w hadrony. Najrozmaitsze
odmiany hadronów znajdowały się w równowadze termodynamicznej ze sobą, nie
tylko te najbardziej trwałe takie jak protony, neutrony, hiperony, piony, kaony, ale wiele
krótko żyjących rezonansów. Poza cząstkami w dużych ilościach istniały
antycząstki i energia. Nieustannie powstawały pary cząstka-antycząstka i
jednocześnie zachodziła anihilacja tych par czyli wyniszczanie. Z powodu istnienia dużej
ilości hadronów tę część ery nazywa się również erą hadronową. Gdy
temperatura malała coraz bardziej dominował proces anihilacji.
Â
ERA LEPTONOWA
Od 10-4 sekundy do 10 sekund
Â
W poprzedniej erze istniały również leptony, ale stanowiły jedynie nic nie znaczącą
domieszkę. Obecnie to leptony wysunęły się na pierwsze miejsce. Powstawały pary
elektron-pozyton mion-antymion, taon-antytaon i odpowiednie pary neutrino-antyneutrino. Wraz
ze spadkiem temperatury malał proces powstawania par lepton-atylepton, a więcej było
procesów anihilacji. W pierwszej kolejności zanihilowały cięższe cząstki czyli
miony i taony.
W tej erze neutrina praktycznie przestały oddziaływać z pozostała materią i
rozproszyły się. Jest więc nadzieja, że w przyszłości wykryjemy je w postaci
"reliktowych neutrin tła".
Pod koniec tej ery zaczęły rozpadać się neutrony, które są cząstkami
nietrwałymi. Część z uniknęła zagładzie, łącząc się z protonami w
stabilne jądra. Najpierw powstały jądra deuteru, z nich helu-3, a następnie cząstki
alfa czyli jądra helu-4 (powstały również nieliczne jądra litu). Jak się sądzi w
tym czasie nie było warunków do powstania ciężkich jąder ponieważ z początku
było za mało cząstek alfa do syntezy, a później za mała gęstość materii. To z
tego okresu pozostały międzygalaktyczne obłoki helowe. Proces ten trwał do około
dziesięciu minut. Ten okres niektórzy oddzielają i nazywają erą nukleosyntezy.
Â
ERA PROMIENIOWANIA
Od 10 sekund do 300 000 lat
Â
Po około 10 sekund elektrony i ich antycząstki zanihilowały, pozostawiając
niewielką nadwyżkę elektronów, której istnienie tłumaczymy również z zasady
Ĺ‚amania symetrii.
Zaczęła się era promieniowania, w której Wszechświat był wypełniony głównie
fotonami z niewielką domieszką protonów i neutronów, oraz minimalnymi ilościami
helu. Cząstki te nieustannie oddziaływały ze sobą i temperatura promieniowani była
równa temperaturze materii, Wszechświat był nieprzezroczysty. Po około 10000 lat od
Wielkiego Wybuchu energia zawarta w promieniowaniu stała się mniejsza od energii
związanej z materią. Mówimy, że Wszechświat przestał być zdominowany przez
promieniowanie, a stał się zdominowany przez materię. Po około 300000 latach
temperatura spadła do wartości 3000 kelwinów. Wtedy średnia energia fotonów zmalała
poniżej energii jonizacji atomu wodoru. Protony połączyły się wtedy trwale z
elektronami w atomy, a fotony poruszały się niemal swobodnie bez żadnego
oddziaływania, tworząc promieniowania tła, które można obserwować obecnie.
Â
ERA GWIAZDOWA (GALAKTYCZNA)
Od 300 000 lat do dzisiaj
Â
Od uwolnienia promieniowania aż do chwili, w której pojawiły się pierwsze gwiazdy
(100 mln lat od Wielkiego Wybuchu), we Wszechświecie panowała niemal ciemność
(epoka ciemności), ponieważ wodór był niezjonizowany. Pod osłoną ciemności
toczyły się procesy, które doprowadziły do powstania galaktyk. Obecny zasięg
informacji to około 1 miliard lat po Wielkim wybuchu. Stworzono wiele modeli powstawania
galaktyk i ich układów, ale nadal proces tworzeni się galaktyk pozostaje zagadką. Po
uwolnieniu promieniowania Wszechświat wypełniony był w miarę jednorodnym
obłokiem wodoru z domieszką helu. Głównym oddziaływaniem, które zaczęło
wówczas dominować, była siła grawitacji. Powstawały obłoki gazu,
zagęszczające się stopniowo dzięki sile grawitacji, a między nimi powstawała
próżnia kosmiczna z malejącą gęstością materii. Nie wiemy niestety, czy
najpierw powstawały galaktyki, które potem łączyły się w gromady, czy też
najpierw tworzyły się większe obiekty i później dzieliły na mniejsze.
Być może oba procesy zachodziły jednocześnie?
Nie wiemy nawet, czy zarodki galaktyk i ich gromad były przypadkowymi zagęszczeniami
gazu, czy też istniały jakieś twory, na przykład skupiska ciemnej materii, wokół
których gaz się zagęszczał. Być może zalążki galaktyk powstawały już w
erze inflacji. Po uformowaniu galaktyk niestabilności grawitacyjne powodowały, że
obłoki tęgo gazu zapadały się, tworząc pierwsze pokolenie gwiazd. Masy
pierwszych gwiazd były bardzo duże dlatego w końcowych stadiach ewolucji tych gwiazd
powstają w nich jądra ciężkich pierwiastków takich jak węgiel, tlen, neon,
krzem, siarka aż do żelaza włącznie. Podczas wybuchu supernowych zewnętrzne
warstwy zostają rozerwane i przenikają do materii międzygwiazdowej. Powstają
przy tym jeszcze cięższe pierwiastki. Każde kolejne pokolenie gwiazd powstających z
zapadających się obłoków gazu, zawiera więc coraz większą ilość
pierwiastków ciężkich. Proces wzbogacania materii międzygwiazdowej w pierwiastki
ciężkie trwa do chwili obecnej. Słońce jest gwiazdą drugiej lub trzeciej generacji
dlatego zawiera w swym wnętrzu od 1% do 2% pierwiastków ciężkich. Pierwsze
gwiazdy nie miały prawdopodobnie swoich układów planetarnych. Do formowania się
planet potrzebne są krystaliczne ziarna pyłu. Ziarna te zlepiając się tworzą
większe ciała, tak zwane planetozymale, będące zalążkami planet. Ponieważ
pył zbudowany jest z pierwiastków ciężkich nie mógł istnieć w pierwszych fazach
rozwoju galaktyki. Kiedy jednak wytworzyła się wystarczająca ilość pierwiastków
ciężkich, z materii otaczających nowo powstałe gwiazdy zaczęły formować
siÄ™ planety.
Â
Â
Plik z chomika:
paaauli
Inne pliki z tego folderu:


MODEL WIELKIEGO WYBUCHU1.doc (1358 KB)
 Współczesny, standardowy model.doc (633 KB)
Błogosławieni cisi....-referat na religię.doc (343 KB)
 DzieciĹ„stwo i mĹ‚odość.doc (27 KB)
 KAPLICZKI.doc (36 KB)
Inne foldery tego chomika:


Zgłoś jeśli naruszono regulamin





Strona główna
Aktualności
Kontakt
Dział Pomocy
Opinie


Regulamin serwisu
Polityka prywatności
biologia i geologia UJ
biologia i geologia UJ SUM
 Filmy
 Galeria
 haft krzyĹĽykowy
Copyright © 2012 Chomikuj.pl