קוסמולוגיה

קוסמולוגיה

הודעהעל ידי Nimrodsherf » 17:03 13/10/2010

לפרופ' דורון כהן שלום רב אני רוצה לסכם את ההרצאה בקוסמולוגיה
מכיוון שזה נושא מאד רחב אני אשמח אם תתן לי גבולות גזרה לסיכום
תודה נמרוד שרף
Nimrodsherf
 
הודעות: 2
הצטרף: 16:57 13/10/2010

Re: קוסמולוגיה

הודעהעל ידי dcohen » 22:43 16/10/2010

אפשר לדבר אחרי ההרצאה
dcohen
 
הודעות: 2065
הצטרף: 10:13 22/02/2007
מיקום: פיסיקה, חדר 310

Re: קוסמולוגיה

הודעהעל ידי amitg » 15:26 22/10/2010

עדכון:
נמרוד ועמית יסכמו את הנושא הנ"ל.
amitg
 
הודעות: 11
הצטרף: 15:21 22/10/2010

Re: קוסמולוגיה

הודעהעל ידי dcohen » 16:09 08/12/2010

ראו הערות בשרשור "חומר אפל ואנרגיה אפלה"
dcohen
 
הודעות: 2065
הצטרף: 10:13 22/02/2007
מיקום: פיסיקה, חדר 310

Re: קוסמולוגיה

הודעהעל ידי amitg » 14:02 06/01/2011

נמרוד שרף
עמית גל

קוסמולוגיה (תורת הקוסמוס) - חוק האבל
הקוסמולוגיה הוא תחום רחב מאד שמטרתו העיקרית היא להבין איך פועל היקום, איך הכל התחיל ואיך הכל ייגמר אם בכלל.
כיום התיאוריה המקובלת היא שהכל התחיל במה שנקרא המפץ הגדול (THE BIG BANG). כל מה שאנו רואים ולא רואים היה מרוכז בנק' אחת קטנה בעלת טמפרטורה וצפיפות אינסופית. עם התפשטות היקום הלכה טמפ' הקרינה וירדה.
  • זהו סדר הזמנים מזמן ההתחלה המוגדר כזמן 0 ועד להיווצרות מערכת השמש שלנו.
  • זמן 0 – המפץ – היקום מתחיל להתפשט.
  • זמן שניות – זמן פלאנק – בזמן קצר יותר אין ביכולתנו להעריך מה קרה ולמה.
  • זמן שניות – אינפלציה – היקום מתפשט במהירות עצומה.
  • עד זמן שניות – עידן ההדרונים – היקום צפוף מספיק כדי לאפשר יצירה והשמדה של חלקיקים כבדים.
  • זמן שניות – עידן הלפטונים – הצפיפות יורדת כך שנוצרים חלקיקים קטנים של חומר ואנטי חומר (לפטונים) שנוצרים ונעלמים (אינהלציה). בסוף התקופה הניוטרינוס נפרדים משאר החומר (כלומר לא מגיבים אליו).
  • זמן 10 שניות – עידן הפלסמה – נוצרים פרוטונים, אלקטרונים, ניוטרונים ופוטונים. מספיק חם כך שהחומר מיונן
  • זמן 1 דקה – ריאקציות תרמו-גרעיניות, יצירת אזוטופים של הליום ומימן (דאוטריום).
  • זמן 300,000 שנים – עידן השחבור – פרוטונים, ניוטרונים ואלקטרונים יוצרים את האטומים הראשונים: מימן והליום. כעת, הצפיפות נמוכה מספיק כך שהפוטונים לא יתנגשו באלקטרונים והיקום נעשה שקוף. הפוטונים קורנים ב-4,0000, ומקרינה זו נותרה היום קרינת הרקע הקוסמי (2.70).
  • זמן מיליארד שנה – תחילת יצירת גלקסיות וצבירים.
  • זמן 3 מיליארד שנה – תחילת יצירת כוכבים. יסודות כבדים בסופרנובות.
  • זמן 10 מיליארד שנה – היווצרות מערכת השמש.

untitled.GIF
untitled.GIF (63.65 KiB) נצפה 2123 פעמים


חוק האבל ואפקט דופלר
במשך כל ההיסטוריה האנושית היקום נחשב סטטי ורובם המכריע של המדענים לא העלו בדעתם שהיקום מתפשט או מתכווץ, כך גם איינשטיין שעקב התגלית של האבל כי היקום מתפשט הוריד את הקבוע הקוסמולוגי מהמשוואות שלו.

אפקט דופלר:
ניתן לדעת על פי ניתוח גלי האור שמגיעים ממקור אור כלשהו האם הוא מתרחק או מתקרב ,כאשר העצם מתקרב אורך הגל שלו מתקצר ביחס אלינו ולכן אורו מוסט לכיוון הכחול בקשת הצבעים ,כאשר מקור האור מתרחק מאיתנו אורך הגל גדל ביחס אלינו ואורו מוסט לכיוון האדום.

חוק האבל:
ב-1929 מדידותיו של האבל הראו כי ישנה הסחה לאדום בגלקסיות רבות ביחס אלינו מה שהוביל אותו לחשוב כי לפי אפקט דופלר החומר ביקום מתפשט לאחר מכן ניסח האבל את החוק הבא:

כאשר v זאת המהירות היחסית בין כדור הארץ לבין גלקסיה כלשהי ו-x זה המרחק בין כדור הארץ לאותה גלקסיה,H נקרא קבוע האבל. ערכו העדכני מראה לדוגמא כי גלקסיה המרוחקת מאיתנו 326 מיליון שנות אור נעה במהירות של כ 7,080 ק"מ לשנייה. המרת הקבוע ליחידות זמן נותנת בקירוב טוב:

קרוב לגיל היקום המוערך היום ב-13.7 מיליארד שנה.

לחוק האבל עוד השלכות רבות וחשובות, ממבט ראשון אפשר לחשוב שנובע מחוק זה שהארץ הוא מרכז היקום והכל נע מאיתנו והלאה אך ניתן להוכיח בקלות שלא כך הדבר.
יהי:

כך ש-X הוא הקואורדינטה של גלקסיה כלשהי המתרחקת מאיתנו במהירות:

המהירות היחסית של אותה גלקסיה ביחס לגלקסיה אחרת ניתנת לביטוי ע"י:

נציב את V וv נראה כי מהירות ההתפשטות ביחס לגלקסיה שרירותית זאת היא:

מכאן נובע כאילו כל גלקסיה היא מרכז ההתפשטות מה שמתיישב טוב מאד עם תאוריית המפץ הגדול.

דילמת אופק היקום:
כידוע המהירות הגבוה ביותר ביקום היא מהירות האור אך לפי משוואת האבל ניתן לראות כי ככל שהגלקסיה רחוקה יותר כך היא נעה מהר יותר ,ניתן להניח כי בשלב מסוים גלקסיה תנוע במהירות האור או אפילו גבוהה ממנה ,גלקסיה המגיעה למהירות זו נמצאת באופק היקום.
יהי כאשר A הוא המרחק לקצה היקום, c מהירות האור.


ככל שהגלקסיה קרובה יותר לאופק היקום כך גדלה ההסחה שלה לאדום.
כאשר h קבוע פלאנק:

כל פוטון מאבד אנרגיה בעקבות ההסחה לאדום ולכן אור ממרחקים גדולים מגיע חלש מאד לבסוף כאשר גלקסיה נמצאת ב A ההסחה היא אינסופית או "מדומה" ואנרגיית הפוטונים היא אפס.
לכן לעולם לא נוכל למדוד את כל היקום אלא רק את היקום הנראה לנו, ובאשר לגלקסיות מחוץ לתחום הנראה מהירותן נקבעת ביחס אלינו על פי קצב התפשטות המרחב עצמו ולכן המרחב עצמו יכול להתפשט כך שמהירות הגלקסיות ביחס אלינו תהיה גבוהה ממהירות האור, אך אנו לעולם לא נוכל למדוד באמת את מהירותן של הגלקסיות האלה או לראות אותן, כל גלקסיה שנמדוד את מהירותה תהיה בעלת מהירות נמוכה ממהירות האור, עד שיום אחד לא נוכל לצפות בשום גלקסיה.




ביבליוגרפיה:
1. "White dwarfs - black holes: an introduction to relativistic astrophysics", Roman Sexl, Hannelore Sexl, 1979
2. "היקום בקליפת אגוז", סטיבן הוקינג, 2001.

Calculate the age of the universe from Hubble's constant:
http://www.youtube.com/watch?v=A3NwM_fVS5E
amitg
 
הודעות: 11
הצטרף: 15:21 22/10/2010


חזור אל מבוא לפיסיקה מודרנית

מי מחובר

משתמשים הגולשים בפורום זה: אין משתמשים רשומים ו 2 אורחים