Posted By: Lumo (** Lumidek **) on 'CZscience'
Title: Aspekty velkeho tresku
Date: Thu Jul 24 10:34:42 1997
Ahoj reliktari! Cau Kiwi!
> > nabite elementarni castice letaly volne v prostoru ve zmeti fotonu, se
> > kterymi proto silne interagovaly.
>
> Mam to povazovat za predpoklad teorie Velkyho tresku, anebo to vyplyva z
> nejakyho nizsiho predpokladu?
Tohle nemusis povazovat za predpoklad teorie velkeho tresku, protoze to plyne
z obecnejsich fyzikalnich zaveru. Hustota byla vetsi, jelikoz byla stejna
hmota v mensim objemu. Teplota byla vetsi, protoze energie na stupen volnosti
musela byt vetsi (viz napr. adiabaticke rozpinani plynu, spojene s
ochlazovanim). Pri velke teplote je latka ionizovana ve skupenstvi plazmy, coz
je take znamy zaver bezne fyziky (typicka tepelna energie na castici
prevysuje excitacni energii atomu). Je-li latka ionizovana, sklada se z
nabitych castic (to je definice). Castice pri velke teplote se vzdycky musi
(diky srazkam apod.) pohybovat nerovnomerne - a pri nerovnomernem pohybu
nabite castice vznika (jak zname z konvencni fyziky) elektromagneticke zareni,
ktere zase zpetne ovlivnuje pohyb nabitych castic, jak vime jiz take davno.
> > Jelikoz fotony prestaly svoji velmi silnou interakci s ostatni hmotou,
>
> To chapu, ale neni mi presne jasny, co z toho vyplyva pro to zbytkove
> zareni.
Vyplyva z toho to, ze v tom okamziku vzniklo. :-) Do te doby se struktura
zareni mohla menit, protoze fotony byly velmi casto pohlcovany a zase
vyzarovany, vetsinou s jinou frekvenci ci v jinem poctu. Ovsem od chvile
zachytu elektronu na protonech to zareni, ktere tehdy letalo prostorem, leti
de facto dodneska volne a je to porad totez zareni.
> Ta rovnovaha - dokazu si predstavit, ze to je experimentalni fakt - je to
> tak?
> Ale neni mi moc jasny, proc se predpoklada, ze byl i tehdy vesmir v tepelny
> rovnovaze.
Ano, rovnovaha - tj. cernotelesovy charakter reliktniho zareni - je
experimentalni fakt. Ovsem je to take nutny teoreticky dusledek. Kdyz mas
maly vesmir, sireni tepla probiha velmi rychle, a tudiz v celem vesmiru je
prakticky stejna teplota. Stejna teplota v celem vesmiru implikuje, ze
vsechna rozdeleni castic apod. odpovidaji stavu rovnovahy. Tak napriklad
normalni plyn (v priblizeni klasicke fyziky) ve stavu rovnovahy respektuje
Maxwell-Boltzmannovo rozdeleni - hustota castic je umerna exp(-E/kT), kde E je
energie castice mv^2/2+potencialni. Pri takovem rozdeleni je maximalni
entropie. Nejvice je castic ve stavech s nejnizsi energii, ovsem jisty dany
pocet musi byt i ve vyssich stavech. Pokud nechate pusobit srazky, behem
urcite doby (velmi kratke v tehdejsi dobe) se vam rozdeleni castic (diky tomu
chaosu) dostane do toho zprumerovaneho stavu rovnovahy...
> Tady nerozumim, jak to, ze se zachovaly po dnes a nepohltily se na nejakych
> planetach a tak. To je jich takovy mnozstvi?
Na planetach asi opravdu tezko. :-) Je mne trochu trapne, ze uz nevim presne
pocty a hustoty tech fotonu, ale je jich hodne. Ono je ale v podstate jedno,
jestli je jich hodne. At je jich kolik chces, zachyti se ti jich stejne'
procento. Prave od doby vzniku vodiku je mnozstvi zachycenych fotonu
minimalni, vzdyt je vesmir skoro prazdny. Vzdyt neni tak tezke videt, ze
vetsina fotonu si volne leta prostorem. Kdyz se podivas v noci na oblohu, tak
fotony se mohou zachytit prakticky jen na bilych mistech oblohy (maximalne
cca desetkrat vice, diky 90% skryte hmoty - ta ale nejspise s fotony vyrazne
neinteraguje), ktera tvori malou cast oblohy. Kdyz letel foton jakymkoliv
jinym "cernym" smerem, nemel se na cem zachytit. Tedy nejenze je jich
dostatek, aby nam aspon nejake zbyly, dokonce nam jich zbyla drtiva vetsina.
> Tez mi neni jasny, ze jsou videt
> mezi hromadou jinych zareni z hvezd. To jich asi musi byt nejak extreme
> strasne moc na danou energii, anebo co.
Zareni z hvezd by presvitilo viditelne svetlo apod. (maximum vyzarovani z
povrchu hvezd je nekde ve viditelne oblasti), ale reliktni zareni ma
frekvenci rekneme 2000 krat mensi! Do teto oblasti zareni hvezd prispiva jen
malo a reliktni zareni zde hvezdy samozrejme jasne presviti (de facto, je
jedine, ktere je v dane oblasti meritelne). Z tvych slov vyvera, ze reliktni
zareni trochu podcenujes. :-) Uvedom si, ze tohle reliktni zareni tvorilo v
dobe sveho vzniku vyraznou cast hmoty celeho vesmiru - a kdyz si uvedomis, ze
hmotnost fotonu je jen E/c^2 (kde c^2 je obri cislo), je ti jasnejsi, ze jich
bylo opravdu hodne a nesly ohromnou energii.
> Jak mam rozumet tomu "pocet vln kolem vesmiru"? A proc ma zustat stejny?
Predstav si foton, ktery vypada jako elmg. vlna dlouha jako cely obvod
vesmiru, ktera leti jednim smerem. Tedy pocet amplitud na tomto obvodu (pocet,
kolikrat ta vlna zmeni znamenko, proste pocet vln) musi zustat stejny proto,
ze v prubehu rozpinani vesmiru se pouze vsechny vzdalenosti prodluzuji,
Kdybys chtela pocet vln na obvod zmenit, porusila bys axialni symetrii
systemu (vytycila bys privilegovana mista), coz samozrejme nenastava.
> Spektru zareni cerneho telesa? Takze je to i dukaz, ze vesmir byl tehdy v
> tepelny rovnovaze?
Ano, opravdu maji lide namerene grafy, ktere presne odpovidaji grafum pro
cerne teleso (maximum pri jiste vlnove delce odpovidajici 2.7 Kelvina, od
maxima klesajici na obe strany). Ale to, ze byl vesmir s velkou presnosti v
rovnovaze, je hlavne vyraznou teoretickou predpovedi (jak jsem se snazil
vysvetlit vyse), kterou dane mereni potvrzuje, diky cemuz za to mohla byt
udelena celkem brzy Nobelova cena.
///// Superstring/M-theory is the language in which God wrote the world.
/// O __ Your Lumidek. mailto:motl@karlin.mff.cuni.cz
/// ---------------------------------------------------
///_______/ http://www.kolej.mff.cuni.cz/~lumo/
Mazte zbytecne casti replikovanych postu. Uzijte hmat CTRL/K pro smazani radky!
-------------------------------------------------------------------------------