VZNIK FYZIKY, CHEMIE A BIOLOGIE, ANEB VELKÝ TŘESK ZA VŠECHNO MŮŽE



Podobné dokumenty
VZNIK FYZIKY, CHEMIE A BIOLOGIE, ANEB MŮŽE

VZNIK FYZIKY, CHEMIE A BIOLOGIE, ANEB MŮŽE

Einsteinových. podle množství. dá snadno určit osud vesmíru tři možné varianty

Chemické složení vesmíru

Jiří Grygar: Velký třesk za všechno může... 1/ 22

Urychlovače na nebi a pod zemí, aneb Velký třesk za všechno může

Vznik vesmíru (SINGULARITA) CZ.1.07/1.1.00/ Zpracovala: RNDr. Libuše Bartková

Od kvarků k prvním molekulám

O původu prvků ve vesmíru

Hvězdy se rodí z mezihvězdné látky gravitačním smrštěním. Vlastní gravitací je mezihvězdný oblak stažen do poměrně malého a hustého objektu

Dějiny vesmíru. v kostce. Zdeněk Mikulášek, Ústav teoretické fyziky a astrofyziky Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně

října 2009: Evropský týden astročásticové fyziky

NEZADRŽITELNÝ VZESTUP ASTROČÁSTICOVÉ FYZIKY. Fyzikální ústav AV ČR, Praha

Reliktní záření a jeho polarizace. Ústav teoretické fyziky a astrofyziky

B. Hvězdy s větší hmotností spalují termojaderné palivo pomaleji,

VY_32_INOVACE_FY.19 VESMÍR

Geochemie endogenních procesů 2. část

Za hranice současné fyziky

Úvod do moderní fyziky. lekce 7 vznik a vývoj vesmíru

Něco z astronomie aneb Kosmologie, pozorování a astročásticová fyzika

Přednášky z lékařské biofyziky Biofyzikální ústav Lékařské fakulty Masarykovy univerzity, Brno

VY_32_INOVACE_06_III./19._HVĚZDY

Složení hvězdy. Hvězda - gravitačně vázaný objekt, složený z vysokoteplotního plazmatu; hmotnost 0,08 M ʘ cca 150 M ʘ, ale R136a1 (LMC) má 265 M ʘ

Všechny galaxie vysílají určité množství elektromagnetického záření. Některé vyzařují velké množství záření a nazývají se aktivní.

Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/ Elektronická podpora zkvalitnění výuky CZ.1.07 Vzděláním pro konkurenceschopnost

Identifikace vzdělávacího materiálu VY_52_INOVACE_F.9.A.34 EU OP VK

Astronomie. Astronomie má nejužší vztah s fyzikou.


Hvězdný vítr. Ústav teoretické fyziky a astrofyziky Masarykova univerzita, Brno

Struktura a vývoj vesmíru. Úvod: kosmologie jako věda o vesmíru jako celku

Standardní model částic a jejich interakcí

ČLOVĚK A ROZMANITOST PŘÍRODY VESMÍR A ZEMĚ. GRAVITACE

České vysoké učení technické v Praze. Ústav technické a experimentální fyziky. Život hvězd. Karel Smolek

VESMÍR. Mléční dráha. Sluneční soustava a její objekty. Planeta Země jedinečnost života. Životní prostředí na Zemi

Astronomie, sluneční soustava

Příklady Kosmické záření

Kosmologie II. Zdeněk Mikulášek, Základy astronomie + U3V, 10. května 2018

Život hvězd. Karel Smolek. Ústav technické a experimentální fyziky, ČVUT

VESMÍR Hvězdy. Životní cyklus hvězdy

Jak se vyvíjejí hvězdy?

Temná hmota ve vesmíru

Mgr. Jan Ptáčník. Astronomie. Fyzika - kvarta Gymnázium J. V. Jirsíka

STŘEDOČESKÝ KRAJ ANTIHMOTA

Batse rozložení gama záblesků gama záblesků detekovaných družicí BATSE v letech Rozložení je isotropní.

VESMÍR. za počátek vesmíru považujeme velký třesk před 13,7 miliardami let. dochází k obrovskému uvolnění energie, která se rozpíná

postaven náš svět CERN

Vývoj Slunce v minulosti a budoucnosti

Standardní model a kvark-gluonové plazma

ABSOLVENTSKÁ PRÁCE ZÁKLADNÍ ŠKOLA, ŠKOLNÍ 24, BYSTRÉ ROČNÍK. Astronomie - hvězdy. Michal Doležal

Miroslav Veverka: Evoluce svým vlastním tvůrcem

Astrofyzika. 1. Sluneční soustava. Slunce. Sluneční atmosféra. Slunce Slunce planety planetky komety, meteoroidy prach, plyny

Vesmír laboratoř extrémních teplot(?)

Naše představy o vzniku vesmíru

ZEMĚ JAKO SOUČÁST VESMÍRU

Relativistická dynamika

Slunce zdroj energie pro Zemi

Fyzikální vzdělávání. 1. ročník. Učební obor: Kuchař číšník Kadeřník. Implementace ICT do výuky č. CZ.1.07/1.1.02/ GG OP VK

Jana Nováková Proč jet do CERNu? MFF UK

Astronomie Sluneční soustavy I. PřF UP, Olomouc,

Fyzikální chemie Úvod do studia, základní pojmy

ELEKTROMAGNETICKÁ INTERAKCE

Gymnázium Dr. J. Pekaře Mladá Boleslav

SBÍRKA ŘEŠENÝCH FYZIKÁLNÍCH ÚLOH

KAM SPĚJE ASTRONOMIE?

KATAKLYZMICKÉ UDÁLOSTI. 10. lekce Bára Gregorová a Vašek Glos

Částicové složení látek atom,molekula, nuklid a izotop

Virtual Universe Future of Astrophysics?

Obecná teorie relativity pokračování. Petr Beneš ÚTEF

po kosmologii 20. století

Urychlení KZ. Obecné principy, Fermiho urychlení, druhý řád, první řád, spektrum

VY_32_INOVACE_08.Fy.9. Slunce

4.4.6 Jádro atomu. Předpoklady: Pomůcky:

DUM č. 20 v sadě. 12. Fy-3 Průvodce učitele fyziky pro 4. ročník

Přírodopis 9. Naše Země ve vesmíru. Mgr. Jan Souček. 2. hodina

Čas a jeho průběh. Časová osa

Galaxie - Mléčná dráha - uspořádaná do tvaru disku - zformovala se 3 miliardy let po velkém třesku - její průměr je světelných let

Vývoj hvězd na hlavní posloupnosti

ATOMOVÁ FYZIKA JADERNÁ FYZIKA

NAŠE ZEMĚ VE VESMÍRU Zamysli se nad těmito otázkami

Vesmír. Studijní text k výukové pomůcce. Helena Šimoníková D

vysokoteplotního plazmatu na tokamaku GOLEM

Vlastnosti atomových jader Radioaktivita. Jaderné reakce. Jaderná energetika

Hvězdy a černé díry. Zdeněk Kadeřábek

VZNIK ZEMĚ. Obr. č. 1

FYZIKA MIKROSVĚTA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Fyzika mikrosvěta - 3. ročník

I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í. neutronové číslo

Detekce nabitých částic Jak se ztrácí energie průchodem částice hmotou?

Urychlování částic ve vesmíru aneb záhadné extrémně energetické kosmické záření

Stručný úvod do spektroskopie

VY_52_INOVACE_137.notebook. April 12, V rozlehlých prostorách vesmíru je naše planeta jen maličkou tečkou.

Jádro se skládá z kladně nabitých protonů a neutrálních neutronů -> nukleony

VY_32_INOVACE_FY.20 VESMÍR II.

Proč studovat hvězdy? 9. 1 Úvod Energetické úvahy Zjednodušení použitá při konstrukci sférických modelů Model našeho Slunce 15

Prvek, nuklid, izotop, izobar

Mezihvězdná hmota I. Mezihvězdný prostor není prázdný a je vyplněn mezihvězdnou látkou v různých podobách

Atomární látka KOSMOLOGIE. Atomární látka ASTRONOMIE A FYZIKA SVÍTÁNÍ

Experiment ATLAS. Shluky protiběžných částic se srážejí každých 25 ns. tj. s frekvencí. Počet kanálů detektoru je 150 mil.

Objev gama záření z galaxie NGC 253

Fyzika pro 6.ročník. mezipředmětové vztahy. výstupy okruh učivo dílčí kompetence. poznámky. Ch8 - atom

Atom jeho složení a struktura Tento výukový materiál vznikl za přispění Evropské unie, státního rozpočtu ČR a Středočeského kraje

Transkript:

VZNIK FYZIKY, CHEMIE A BIOLOGIE, ANEB VELKÝ TŘESK ZA VŠECHNO MŮŽE Jiří GRYGAR Fyzikální ústav Akademie věd ČR, Praha 17.4.2012 VELKÝ TŘESK 1

Na počátku bylo slovo: VELKÝ TŘESK opravdu za všechno může 10-43 sekundy: Planckův čas začíná FYZIKA: teplota 10 32 K; energie částic 10 28 ev; hustota 10 97 kg/m 3 ; ROZPÍNÁNÍ VESMÍRU: narušení supersymetrie (gravitace se oddělila od velkého sjednocení GUT); asymetrie hmoty a antihmoty (narušení parity?) v poměru (10 9 +1)/10 9 17.4.2012 VELKÝ TŘESK 2

10-35 sekundy: kosmologická inflace rozepnutí 10 30 krát! volné kvarky, leptony a fotony: energie < 10 23 ev, teplota < 10 27 K narušení GUT (silná jaderná síla se oddělila od elektroslabé) 10-10 sekundy: éra hadronová narušení symetrie elektroslabé interakce na elektromagnetickou a slabou jadernou interakci energie 100 GeV, teplota 1 PK 0,1 milisekundy: éra leptonová energie 100 MeV, teplota 1 TK, hustota 10 17 kg/m 3 17.4.2012 VELKÝ TŘESK 3

0,1 sekundy: vesmír je průhledný pro neutrina hustota 10 7 kg/m 3 anihilace párů elektron-pozitron na záření gama 10 sekund: energie 500 kev, teplota 5 GK, hustota 10 4 kg/m 3 éra záření 3 minuty: vznik jader H/He = 3/1 (podle hmotnosti) dominuje žhavé reliktní záření 17.4.2012 VELKÝ TŘESK 4

380 tisíc let: Oddělení látky od záření vesmír je průhledný pro světlo Elektrony jsou zachycovány jádry atomů zrod neutrálních atomů: Šerověk vesmíru (Dark Age) 200 milionů let: Zrod I. generace velmi hmotných (= krátkožijících) hvězd; pouze H/He Hvězdné černé díry se slévají na velmí hmotné černé veledíry - zárodky kvasarů a výdutí galaxií 1 mld. let: První zralé galaxie a kupy galaxií; zrod méně hmotných (= zašpiněných) hvězd II. generace 17.4.2012 VELKÝ TŘESK 5

VZNIK CHEMIE Jak je všeobecně známo, k tomu, aby byli fyzikové, je zapotřebí uhlíku. Robert Dicke (1916-1997) americký fyzik 17.4.2012 VELKÝ TŘESK 6

Kde se vzal ve vesmíru uhlík? R. Alpher a G. Gamow (1948-1950): Velký třesk (Big Bang posměšný název: teorie neuměla vysvětlit vznik uhlíku a dalších prvků! S. Weinberg, 1977: První tři minuty: 3/4 H; 1/4 He. WMAP, 2003: fluktuace reliktního záření: vesmír vznikl před 13,7 mld. let První hvězdy 200 mil. let po velkém třesku 17.4.2012 VELKÝ TŘESK 7

H. Bethe aj., 1939: Základní termonukleární reakce ve hvězdách: přeměna H na He v řetězci p-p (účinnost 0,007 m.c 2 ) E. E. Salpeter, 1952: zázračný vznik C z He v dožívajících hvězdách (proces triple-alfa) F. Hoyle, 1954: Antropický princip: pravděpodobnost procesu silně zvýšena díky rezonanci energií základního stavu triple-alfa excitační stav 12 C (7,8 vs. 8,1 MeV) E. M. & G. R. Burbidge, W. Fowler, F. Hoyle: nukleogeneze Synthesis of the elements in stars. Rev. Modern Phys. 29 (1957), 547. 17.4.2012 VELKÝ TŘESK 8

Koloběh prvků ve vesmíru a) Uhlík (Z = 6) až železo (Z = 26): série termonukleárních reakcí při zvyšující teplotě ( až 3 GK) v nitru dožívajících hvězd Trvání miliony až sto miliard let b) Hvězdy ztrácejí hmotu: hvězdný vítr a výbuchy supernov (obohacení mezihvězdného prostředí o těžší prvky [ kovy ] Snímek pozůstatku po supernově 1987A (VMM 165 tis. sv. let) c) Zachycování neutronů doplní zbytek Mendělejevovy tabulky Zastoupení prvků (Cu... drahé kovy... uran) velmi nízké 17.4.2012 VELKÝ TŘESK 9

Relativní zastoupení chemických prvků 17.4.2012 VELKÝ TŘESK 10

d) Původní mezihvězdný materiál (H+He) se obohacuje o těžší prvky. Z obohaceného materiálu (obřích molekulových mračen prachu a plynu) vznikají hvězdy II. generace. Opakování procesů a) + b) Velká mlhovina v Orionu V mezihvězdném prostoru: obří (stovky světelných let) chladná (10 200 K) stabilní mračna (až milion Sluncí) Infračervená a mikrovlnná spektroskopie: přes 100 druhů molekul, od dvouatomových (OH, CO) až po polycyklické aromatické uhlovodíky (naftalen, antracen...) i fullereny 17.4.2012 VELKÝ TŘESK 11

e) Vznik hvězd III. generace; zhruba 2% podíl prvků těžších než helium (Slunce). Slunce přeměňuje vodík na helium po 10 miliard let. Pak nastoupí Salpeterova a další reakce, trvající sto milionů let. Rozepnutí na červeného obra. Výbuch supernovy nemožný. Po vyčerpání termonukleárních reakcí se červený obr gravitačně zhroutí: hustý (milionkrát voda) žhavý bílý trpaslík o poloměru Země, ale téměř s hmotností Slunce (planetární mlhovina). 17.4.2012 VELKÝ TŘESK 12

Začátky života na Zemi - 4,57 mld. let: vznik sluneční soustavy - 3,5 mld. let: první mikrofosílie - 2,7 mld. let: eukaryoty - 0,8 mld. let: první vícebuněčné organismy 17.4.2012 VELKÝ TŘESK 13

- 0,6 mld. let: modrozelené řasy na souši - 0,21 mld. let: veleještěři; náhlé vymření - 0,065 mld. let - 0,18 mld. let: ptáci - 0,10 mld. let: savci - 0,005 mld. let: hominidé - 0,000 1 mld. let: Homo sapiens sapiens 17.4.2012 VELKÝ TŘESK 14

C. H. Lineweaver, T. M. Davisová (2002): Pokud život na Zemi vznikl již 200 mil. roků po konci těžkého bombardování kosmickými projektily (-4,0 mld. let), je ve vesmíru běžný Komplexní život vzácný; vznik na Zemi trval velmi dlouho. Život na Zemi zanikne za 1 miliardu let - stihlo se to tak tak! 17.4.2012 VELKÝ TŘESK 15

Aktuální spekulace a zamyšlení Evo-devo = Evolutionary and developmental biology: Astrobiologie 20-22 aminokyselin v genetickém kódu. Všechny jsou opticky levotočivé. Cukry pravotočivé. Proč?? Podobná biochemie a společný genetický kód je důkazem společného (jedinečného?) původu života. Je život šťastná shoda nepravděpodobných náhod, anebo zákonitý proces ve vývoji vesmíru? V prvním případě jsme asi ve vesmíru sami, ve druhém případě je podivné, že platí Fermiho paradox. 17.4.2012 VELKÝ TŘESK 16

"Buď jsme ve vesmíru sami, anebo nejsme. V každém případě je to ohromující." Lee Du Bridge, prezident Caltechu (1979) 17.4.2012 VELKÝ TŘESK 17

KONEC Učená společnost ČR MMXII 17.4.2012 VELKÝ TŘESK 18