HET EERST LICHTHET EERST LICHT

Hoe ontstond de oerknal Hoe ontstond de oerknal

C. de JagerC. de Jager

Edwin Hubble (1889 – 1953)Edwin Hubble (1889 – 1953)

Hubble’s probleem: wat is een Hubble’s probleem: wat is een

spiraal”nevel” ?spiraal”nevel” ?

Dieper in het heelal: veel Dieper in het heelal: veel meer!meer!Ca. 100 miljard stelsels in het heelalCa. 100 miljard stelsels in het heelal

Dichtbij of veraf? Hoe ver Dichtbij of veraf? Hoe ver wel?wel?

Slipher Hubble, Humason Slipher Hubble, Humason (Mt Wilson sterrenwacht) (Mt Wilson sterrenwacht)

• Slipher kon van ca. 40 ver gelegen Slipher kon van ca. 40 ver gelegen spiraalnevels de verwijderingsnelheid meten; spiraalnevels de verwijderingsnelheid meten; methode: bepaal de verplaatsing van de methode: bepaal de verplaatsing van de spectraallijnenspectraallijnen

• Hubble en Humason bevestigden Slipher’s Hubble en Humason bevestigden Slipher’s vondst: sterk rood verschoven spectra; de vondst: sterk rood verschoven spectra; de meesten blijken zich van ons te meesten blijken zich van ons te verwijderenverwijderen! !

• Daarna bepaalde Hubble de afstanden van die Daarna bepaalde Hubble de afstanden van die stelsels: de stelsels: de expansie van het heelalexpansie van het heelal ontdekt! ontdekt!

• Deze ontdekking stamt uit 1929, maar de Deze ontdekking stamt uit 1929, maar de metingen van de verwijderingsnelheid waren metingen van de verwijderingsnelheid waren al eerder bekend al eerder bekend

Hubble’s relatie afstand - snelheid Hubble’s relatie afstand - snelheid (1929) (1929) Toonde dat het heelal uitzet!Toonde dat het heelal uitzet!

Latere, meer gedetailleerde versieLatere, meer gedetailleerde versie

Georges LemaGeorges Lemaîître (1894 - tre (1894 - 1966) 1966) • Speculeerde twee jaar vóór Hubble dat het Speculeerde twee jaar vóór Hubble dat het

Heelal uitzet (op grond van eerdere metingen Heelal uitzet (op grond van eerdere metingen van Hubble en de theorie van Einstein, van Hubble en de theorie van Einstein, gewijzigd door Friedmann en De Sitter)gewijzigd door Friedmann en De Sitter)

• 1931: theorie - het Heelal begon heel klein1931: theorie - het Heelal begon heel klein• 1946: hypothese: oeratoom 1946: hypothese: oeratoom (l’atome primitif)(l’atome primitif)• 1948: idee verder uitgewerkt door Gamow1948: idee verder uitgewerkt door Gamow• Deze stelde: het oerheelal moet aanvankelijk Deze stelde: het oerheelal moet aanvankelijk

erg heet zijn geweest; koelde al expanderend erg heet zijn geweest; koelde al expanderend af af

Het model van LemaHet model van Lemaîître - tre - GamowGamow

DE OERKNALDE OERKNAL

““De dag zonder gisteren” De dag zonder gisteren” (Lema(Lemaîître)tre)

Wat gebeurde toen?Wat gebeurde toen?

Schijnbare zijstap: een zwart Schijnbare zijstap: een zwart gat gat • Zwart gat is een zodanig samengeperst stuk Zwart gat is een zodanig samengeperst stuk

materie dat de aantrekking ervan verhindert dat materie dat de aantrekking ervan verhindert dat licht hieruit ontsnapt licht hieruit ontsnapt

• Ontsnappingsnelheid VOntsnappingsnelheid V∞∞

• Schrijf massa M in grammen en straal R in cm Schrijf massa M in grammen en straal R in cm dan is dan is

• VV∞∞ = = √√ (2GM/R), waarin G = gravitatie constante (2GM/R), waarin G = gravitatie constante = 6,67 10 = 6,67 10 -8-8 dynes cm dynes cm -2-2 g g -2-2

• Als VAls V∞∞ = c (snelheid van het licht = 300.000 = c (snelheid van het licht = 300.000 km/sec) dan hebben we te doen met een zwart km/sec) dan hebben we te doen met een zwart gatgat

Zwarte gatenZwarte gaten

• Als de zon tot een bol van 3 km Als de zon tot een bol van 3 km wordt samengeperst dan is dit een wordt samengeperst dan is dit een zwart gatzwart gat

• De Mt. Everest in één nanometer: De Mt. Everest in één nanometer: idemidem

• Formule: diameter D = 2,96 10Formule: diameter D = 2,96 10-27-27 M, M, waarbij D in meters en massa M in kgwaarbij D in meters en massa M in kg

Lichtgolf en lichtdeeltje Lichtgolf en lichtdeeltje (foton)(foton)• Licht heeft een duaal karakter – het is Licht heeft een duaal karakter – het is

een deeltje maar ook een golfbewegingeen deeltje maar ook een golfbeweging• Het lichtdeeltje heeft afmeting, dit is Het lichtdeeltje heeft afmeting, dit is

ongeveer de golflengte ongeveer de golflengte λλ• Licht heeft ook energie (E Licht heeft ook energie (E fotonfoton ): ): • E E fotonfoton = 1,99 10 = 1,99 10-18-18 / / λλ erg erg = 1,24 10= 1,24 10-6-6 / / λλ eV (= elektron Volt; een eV (= elektron Volt; een

veel gebruikte eenheid van energie)veel gebruikte eenheid van energie)

Een vreemde vraag:Een vreemde vraag:

Kan een foton een zwart gat Kan een foton een zwart gat zijn?zijn?

Dus: zoek relatie middellijn en Dus: zoek relatie middellijn en massa voor fotonmassa voor foton

Antwoord is bevestigend – of Antwoord is bevestigend – of nietniet

• Foton heeft een afmeting: golflengte Foton heeft een afmeting: golflengte λλ

Antwoord is bevestigend – of Antwoord is bevestigend – of nietniet

• Foton heeft een afmeting: golflengte Foton heeft een afmeting: golflengte λλ

• Foton heeft energie = 1,99 10Foton heeft energie = 1,99 10-25-25 / / λλ J J

Antwoord is bevestigend – of Antwoord is bevestigend – of nietniet

• Foton heeft een afmeting: golflengte Foton heeft een afmeting: golflengte λλ

• Foton energie: E Foton energie: E fotonfoton = 1,99 10 = 1,99 10-25-25 / / λλ JJ

• Einstein: E = m cEinstein: E = m c2 2 , met m = massa , met m = massa en c = lichtsnelheiden c = lichtsnelheid

Antwoord is bevestigend – of Antwoord is bevestigend – of nietniet

• Foton heeft een afmeting: golflengte Foton heeft een afmeting: golflengte λλ

• Foton energie: E Foton energie: E fotonfoton = 1,99 10 = 1,99 10-25-25 / / λλ J J

• Einstein: E = m cEinstein: E = m c2 2 , met m = massa en , met m = massa en c = lichtsnelheidc = lichtsnelheid

• Foton is dus geassocieerd met een Foton is dus geassocieerd met een massa: mmassa: mff = E / c = E / c2 2 = ??= ??

Antwoord is dus Antwoord is dus bevestigend:bevestigend:• Pas de formule voor diameter van een Pas de formule voor diameter van een

zwart gat toe op fotonen en wat blijkt?zwart gat toe op fotonen en wat blijkt?• Een foton is een zwart gat als de Een foton is een zwart gat als de

golflengte is: 4,05 golflengte is: 4,05 x x 1010-35-35 m m• Men noemt deze lengte de Men noemt deze lengte de Planck lengtePlanck lengte• Deze korte golflengte komt overeen met Deze korte golflengte komt overeen met

een zeer grote energie: 2 een zeer grote energie: 2 xx 10 1099 Joule; dit Joule; dit is 1,2 is 1,2 xx 10 102828 eV (= elektron Volt) eV (= elektron Volt)

Antwoord is ook Antwoord is ook ontkennend:ontkennend:• Als een foton een zwart gat is, of kleiner, Als een foton een zwart gat is, of kleiner,

dan is het geen foton meer – het is een dan is het geen foton meer – het is een deeltje waaruit geen licht kan ontsnappen deeltje waaruit geen licht kan ontsnappen

• Begrippen ‘golflengte’, ‘foton’, ‘afmeting’ en Begrippen ‘golflengte’, ‘foton’, ‘afmeting’ en ‘massa’ verliezen zin bij een ‘lichtdeeltje’ ‘massa’ verliezen zin bij een ‘lichtdeeltje’ dat, kleiner dan de Planck lengte, geen dat, kleiner dan de Planck lengte, geen ‘licht’ meer is‘licht’ meer is

• Dus: bij golflengten onder de Planck lengte Dus: bij golflengten onder de Planck lengte hebben ‘licht’ en ‘deeltje’ geen betekenis hebben ‘licht’ en ‘deeltje’ geen betekenis

• Dit geldt ook voor de natuurkundige wetten, Dit geldt ook voor de natuurkundige wetten, die immers gebaseerd zijn op begrippen die immers gebaseerd zijn op begrippen zoals massa, lengte, tijd, enz.zoals massa, lengte, tijd, enz.

Intermezzo: Planck Intermezzo: Planck eenhedeneenheden

• Planck lengte = 4,05 Planck lengte = 4,05 x 10 x 10 -35-35 meter meter

• Planck massa = 5,46 Planck massa = 5,46 x 10 x 10 -8-8 kilogram kilogram

• Planck tijd = 1,35 Planck tijd = 1,35 x 10 x 10 -43-43 seconde seconde

• Planck energie = Planck energie = 2 2 x 10 x 10 9 9 Joule Joule

• Planck temperatuur = 3,55 Planck temperatuur = 3,55 x 10 x 10 3232 Kelvin Kelvin

• En zo meer. Fundamenteel is deEn zo meer. Fundamenteel is de

• Planck constante h = 6,63 Planck constante h = 6,63 x 10 x 10 -34-34 Joule.secJoule.sec

Nieuw begripNieuw begrip

KwantumfluktuatiesKwantumfluktuaties

KwantumfluctuatiesKwantumfluctuaties

• Heisenberg’s Heisenberg’s onzekerheidsrelatie onzekerheidsrelatie ::

• Het product van de onzekerheden in tijd Het product van de onzekerheden in tijd en in energie is groter des te korter het en in energie is groter des te korter het tijdinterval is; tijdinterval is; ΔΔE.E.ΔΔt < h/4t < h/4ππ

• In tijdspannes korter dan de Planck-tijd In tijdspannes korter dan de Planck-tijd kan kan dusdus de energie zeer sterk variëren; de energie zeer sterk variëren; men noemt dit men noemt dit kwantumfluctuatieskwantumfluctuaties

Kwantumfluctuaties in Kwantumfluctuaties in vacuümvacuüm• Een kwantumfluctuatie duurt niet Een kwantumfluctuatie duurt niet

langer dan de Planck tijd: tlanger dan de Planck tijd: tPP = 5,4 = 5,4 x x 10 10 - 44- 44 seconde seconde

• Ook in het absolute vacuüm Ook in het absolute vacuüm zullen zulke fluctuaties optredenzullen zulke fluctuaties optreden

• Dit kan leiden tot vorming en daarop Dit kan leiden tot vorming en daarop volgende annihilatie van deeltjes en volgende annihilatie van deeltjes en antideeltjes antideeltjes binnen de Planck-tijdbinnen de Planck-tijd

Het ontstaan van energiebellen Het ontstaan van energiebellen tijdens kwantumfluctuatiestijdens kwantumfluctuaties

• DE kwantum fluctuaties leidt tot zeer DE kwantum fluctuaties leidt tot zeer korte vorming van energiebellenkorte vorming van energiebellen

• Een bel energie leidt tot de vorming Een bel energie leidt tot de vorming van een deeltje plus antideeltje van een deeltje plus antideeltje

• Binnen een Planck-tijd zijn ze weer Binnen een Planck-tijd zijn ze weer verdwenenverdwenen

• Ook de tijd fluctueert, zowel positief Ook de tijd fluctueert, zowel positief als negatief, in een Planck intervalals negatief, in een Planck interval

Vorming en annihilatie binnen de Vorming en annihilatie binnen de Planck-tijd. Let op: ook fluctuaties in Planck-tijd. Let op: ook fluctuaties in de tijd de tijd

Oerknal hypotheseOerknal hypothese

• De hypothese: een uitzonderlijke De hypothese: een uitzonderlijke fluctuatie in het absolute niets leidde tot fluctuatie in het absolute niets leidde tot de oerknalde oerknal

• De energie van een Planck ‘deeltje’ komt De energie van een Planck ‘deeltje’ komt overeen met een temperatuur van 10overeen met een temperatuur van 103232 Kelvin (want 1 eV ~ 11600 K ~ 10Kelvin (want 1 eV ~ 11600 K ~ 1044 K) K)

• Dit was de vermoedelijke temperatuur Dit was de vermoedelijke temperatuur direct na de oerknaldirect na de oerknal

ACHTEREENVOLGENDE ACHTEREENVOLGENDE EPISODEN IN DE EERSTEEPISODEN IN DE EERSTE

(MICRO-)SECONDE(MICRO-)SECONDE

1.1. De Planck episodeDe Planck episode

2.2. InflatieInflatie

3.3. DeeltjesvormingDeeltjesvorming

1. DE PLANCK EPISODE1. DE PLANCK EPISODE

• De periode waarin de relativiteitstheorie De periode waarin de relativiteitstheorie (theorie van structuren en zwaartekracht in (theorie van structuren en zwaartekracht in het heelal) en de kwantummechanica (theorie het heelal) en de kwantummechanica (theorie van het kleinste en puntvormige) van het kleinste en puntvormige) onverenigbaar zijnonverenigbaar zijn

• Ook de periode waarin het begrip ‘kracht’ niet Ook de periode waarin het begrip ‘kracht’ niet te definiëren is, omdat de natuurkundige te definiëren is, omdat de natuurkundige wetten dat niet zijnwetten dat niet zijn

• Voorgestelde oplossingen: geen trillende Voorgestelde oplossingen: geen trillende deeltjes maar trillende snaartjes en ‘branen’ deeltjes maar trillende snaartjes en ‘branen’ (trillende vlakjes): de ‘snaartheorie’(trillende vlakjes): de ‘snaartheorie’

• Deze hypothese is nog niet bevestigdDeze hypothese is nog niet bevestigd

Krachten na de oerknalKrachten na de oerknal

• Er zijn vier krachten werkzaam in de natuur; Er zijn vier krachten werkzaam in de natuur; niet meer! niet meer!

• 1. De zwakste kracht: zwaartekracht 1. De zwakste kracht: zwaartekracht • 2. elektromagnetische kracht2. elektromagnetische kracht• 3. de zwakke kernkracht3. de zwakke kernkracht• 4. de sterke kernkracht4. de sterke kernkracht

• Alle krachten die we in de natuur waarnemen, Alle krachten die we in de natuur waarnemen, zijn te herleiden tot één van deze vier zijn te herleiden tot één van deze vier

Vereniging van Vereniging van krachten ?krachten ?• Maxwell (ca. 1850): verenigde elektrische Maxwell (ca. 1850): verenigde elektrische

en magnetische krachten tot één: de en magnetische krachten tot één: de elektromagnetische krachtelektromagnetische kracht

• Dat is een intrigerend voorbeeld!Dat is een intrigerend voorbeeld!• Vraag: kunnen de drie andere krachten Vraag: kunnen de drie andere krachten

hiermee verenigd worden tot één? De hiermee verenigd worden tot één? De Grote Universele Theorie (GUT) !Grote Universele Theorie (GUT) !

• Schijnt te kunnen bij zeer grote energieën Schijnt te kunnen bij zeer grote energieën in het heelal; daar wordt hard aan in het heelal; daar wordt hard aan gewerkt! gewerkt!

Aanvankelijk scenario: krachten zijn Aanvankelijk scenario: krachten zijn even sterk en verenigd bij zeer grote even sterk en verenigd bij zeer grote energieën (energieën (10101616 GeV = 10 GeV = 102525 eV = 10 eV = 102929 K) K)

Verbeterd: bij < 2 Verbeterd: bij < 2 x x 10101111 eV eV zijn twee van de vier reeds zijn twee van de vier reeds gescheidengescheiden

Afscheiding van Afscheiding van zwaartekrachtzwaartekracht• Hypothese: tijdens de oerknal in de Hypothese: tijdens de oerknal in de

Planck fase werd de zwaartekracht Planck fase werd de zwaartekracht van de overige krachten gescheidenvan de overige krachten gescheiden

• Daarbij kwam de (latente) energie Daarbij kwam de (latente) energie vrij die de zwaartekracht aan die vrij die de zwaartekracht aan die krachten gebonden hieldkrachten gebonden hield

• Dit leidde tot het begin van de Dit leidde tot het begin van de expansie van het heelal expansie van het heelal

Toen kwam het lichtToen kwam het licht

• Tijdens en direct na de oerknal bestond Tijdens en direct na de oerknal bestond het heelal uitsluitend uit stralinghet heelal uitsluitend uit straling

• Materie kon (nog) niet gevormd wordenMaterie kon (nog) niet gevormd worden

• Die straling zou voor onze ogen niet Die straling zou voor onze ogen niet zichtbaar zijn: want ze was van enorm zichtbaar zijn: want ze was van enorm korte golflengte en grote energie korte golflengte en grote energie

2. KORTDURENDE PERIODE VAN 2. KORTDURENDE PERIODE VAN INFLATIE INFLATIE

• Na 10Na 10-35-35 seconde werd de sterke seconde werd de sterke kernkracht afgescheiden. De kernkracht afgescheiden. De vrijkomende bindingsenergie leidde vrijkomende bindingsenergie leidde tot zeer versnelde expansie van het tot zeer versnelde expansie van het heelal: de heelal: de inflatieinflatie..

• De periode van de inflatie duurde tot De periode van de inflatie duurde tot ca. 10ca. 10-32 -32 secondeseconde

Snelle groei tijdens inflatieSnelle groei tijdens inflatie

• In die periode moet de omvang van In die periode moet de omvang van het heelal gegroeid zijn tot ca. 10 tot het heelal gegroeid zijn tot ca. 10 tot 20 cm! Heelal reeds zo groot als een 20 cm! Heelal reeds zo groot als een kokosnoot.kokosnoot.

• Expansiesnelheid was tijdens inflatie Expansiesnelheid was tijdens inflatie veel groter dan de lichtsnelheid: de veel groter dan de lichtsnelheid: de ruimteruimte expandeerde en nam materie expandeerde en nam materie met zich meemet zich mee

Het horizon probleem Het horizon probleem (1)(1)

• Inflatie verklaart het ‘horizon Inflatie verklaart het ‘horizon probleem’: probleem’:

• Waarneming toont dat in twee Waarneming toont dat in twee tegenover liggende richtingen het tegenover liggende richtingen het heelal vrijwel exact dezelfde heelal vrijwel exact dezelfde temperatuur heefttemperatuur heeft

De kosmische microgolf achtergrond De kosmische microgolf achtergrond stralingstralingN.B.: fluctuaties overdreven groot N.B.: fluctuaties overdreven groot getekendgetekend

Het horizon probleem Het horizon probleem (2)(2)

• Temperatuurgelijkheid is alleen Temperatuurgelijkheid is alleen mogelijk als die twee delen eens zo mogelijk als die twee delen eens zo dicht bijeen waren dat ze (door een dicht bijeen waren dat ze (door een lichtstraal) konden communicerenlichtstraal) konden communiceren

• Toch is de reistijd van een signaal Toch is de reistijd van een signaal tussen die twee tegenover liggende tussen die twee tegenover liggende delen ca. tweemaal de leeftijd van delen ca. tweemaal de leeftijd van het heelal: het ‘horizon probleem’.het heelal: het ‘horizon probleem’.

Inflatie lost het horizonprobleem Inflatie lost het horizonprobleem

opop

• De communicatie tussen ‘verre’ De communicatie tussen ‘verre’ delen van het oerheelal was wèl delen van het oerheelal was wèl mogelijk vóór de inflatiemogelijk vóór de inflatie

• Zo tekent de huidige verdeling van Zo tekent de huidige verdeling van temperaturen over het heelal nog temperaturen over het heelal nog steeds de situatie van vóór de inflatiesteeds de situatie van vóór de inflatie

• Dit is dus de periode vóór en tot 10Dit is dus de periode vóór en tot 10-35-35 s s

3. EPISODE VAN 3. EPISODE VAN DEELTJESVORMINGDEELTJESVORMING

• In alle theorieën moeten de krachten zich In alle theorieën moeten de krachten zich gescheiden hebben toen de temperatuur gescheiden hebben toen de temperatuur gezakt was tot 10gezakt was tot 101515 K (na 10 K (na 10-12-12 seconde) seconde)

• Daarna werd geleidelijk deeltjesvorming Daarna werd geleidelijk deeltjesvorming mogelijkmogelijk

• Deeltjesvorming lijkt wat op condensatie: Deeltjesvorming lijkt wat op condensatie: in waterdamp boven 100 ºC zullen in waterdamp boven 100 ºC zullen waterdruppels niet blijvend bestaan; onder waterdruppels niet blijvend bestaan; onder die grens zijn druppels stabielerdie grens zijn druppels stabieler

Vorming van quarks en Vorming van quarks en gluonengluonen• Quarks zijn de bestanddelen van protonen en Quarks zijn de bestanddelen van protonen en

neutronen. Ze worden bijeengehouden door gluonenneutronen. Ze worden bijeengehouden door gluonen• Bij te hoge temperaturen zal de reactie: deeltje + Bij te hoge temperaturen zal de reactie: deeltje +

antideeltje = twee gamma kwanten naar rechts antideeltje = twee gamma kwanten naar rechts overheersen; het heelal bestaat uit stralingoverheersen; het heelal bestaat uit straling

• Het omgekeerde proces: paarproductie treedt pas op Het omgekeerde proces: paarproductie treedt pas op bij lagere temperaturen; dan vormen deeltjes zichbij lagere temperaturen; dan vormen deeltjes zich

• vorming van quarks en gluonen in de periode van vorming van quarks en gluonen in de periode van 1010-12-12 tot 10 tot 10-5 -5 secondeseconde• Dan is temperatuur tenslotte gezakt tot 3 Dan is temperatuur tenslotte gezakt tot 3 x x 10101212 K K

DIT IS WELLICHT DIT IS WELLICHT TOETSBAAR!TOETSBAAR!• In versnellers zoals de Relativistic Heavy In versnellers zoals de Relativistic Heavy

Ion Collider en de Large Hadron Collider Ion Collider en de Large Hadron Collider zijn experimenten in voorbereidingzijn experimenten in voorbereiding

• Idee: laat zware atoomkernen (bijv. Idee: laat zware atoomkernen (bijv. goud) op elkaar botsen bij heel grote goud) op elkaar botsen bij heel grote energieën energieën

• Bij voldoend grote energieën moeten Bij voldoend grote energieën moeten zich dan - heel kort - quarks en gluonen zich dan - heel kort - quarks en gluonen vormenvormen

Eerste resultaten reeds Eerste resultaten reeds gevonden!gevonden!• Frontale botsingen van zware goudkernen in Frontale botsingen van zware goudkernen in

R.H.I.C. bij energie van boven 2 R.H.I.C. bij energie van boven 2 xx101013 13 eVeV• Deze grote kernen bevatten ca. 200 protonen en Deze grote kernen bevatten ca. 200 protonen en

neutronenneutronen• Botsing leidt gedurende 5Botsing leidt gedurende 5xx1010-23-23 sec tot vuurbol sec tot vuurbol

van duizenden quarks en gluonen die zich snel van duizenden quarks en gluonen die zich snel herenigenherenigen

• Onverwacht resultaat: deze wolk heeft karakter Onverwacht resultaat: deze wolk heeft karakter van een vloeistof en niet van een gasplasmavan een vloeistof en niet van een gasplasma

• Vraag: gedroeg beginnend heelal zich ook als Vraag: gedroeg beginnend heelal zich ook als vloeistof?vloeistof?

Vorming van protonen en Vorming van protonen en neutronenneutronen

• Onder temperaturen van ca. 10Onder temperaturen van ca. 101212 K zullen K zullen quarks en gluonen zich kunnen samenvoegen quarks en gluonen zich kunnen samenvoegen tot protonen en neutronen – de tot protonen en neutronen – de baryonenbaryonen

• Daaruit vormden zich tussen 300 sec. en 30 Daaruit vormden zich tussen 300 sec. en 30 minuten de lichtste elementen: waterstof, minuten de lichtste elementen: waterstof, deuterium, helium-3, helium-4 en lithiumdeuterium, helium-3, helium-4 en lithium

• Nu is toetsing mogelijk: kloppen waargenomen Nu is toetsing mogelijk: kloppen waargenomen aantalverhoudingen met berekende? - ja!aantalverhoudingen met berekende? - ja!

Verhouding deeltjes aantallen in Verhouding deeltjes aantallen in

oerheelaloerheelal

Probleem van de Probleem van de baryonenbaryonen• Er zouden in het heelal evenveel baryonen Er zouden in het heelal evenveel baryonen

als fotonen moeten zijnals fotonen moeten zijn• Maar: er zijn ruim 10Maar: er zijn ruim 1099 maal meer fotonen maal meer fotonen• Antwoord: er vormde zich materie en Antwoord: er vormde zich materie en

antimaterie in antimaterie in bijnabijna even grote even grote hoeveelheden; die annihileerde en slechts hoeveelheden; die annihileerde en slechts fotonen bleven overfotonen bleven over

• Voorbeeld: als 101 materiedeeltjes en 100 Voorbeeld: als 101 materiedeeltjes en 100 deeltjes antimaterie gevormd wordt, dan deeltjes antimaterie gevormd wordt, dan zullen bij annihilatie materie + antimaterie zullen bij annihilatie materie + antimaterie 200 fotonen gevormd worden en blijft een 200 fotonen gevormd worden en blijft een materiedeeltje over materiedeeltje over

Waarom is er materie in het Waarom is er materie in het heelal?heelal?

• Er werd echter niet een extra deeltje Er werd echter niet een extra deeltje gevormd op 200, maar ca. één op gevormd op 200, maar ca. één op meer dan miljard deeltjes materie - meer dan miljard deeltjes materie - antimaterie. antimaterie.

• Nog onbegrepen waaromNog onbegrepen waarom

• Als dat niet het geval was geweest Als dat niet het geval was geweest dan bestond het heelal nu uitsluitend dan bestond het heelal nu uitsluitend uit straling zonder materieuit straling zonder materie

SAMENVATTINGSAMENVATTING

• Planck ‘episode’, oerknal: 10Planck ‘episode’, oerknal: 10-43-43 sec; 10 sec; 103232 K K

• Inflatie begint: 10Inflatie begint: 10-35-35 sec; 10 sec; 102828 K K

• Inflatie eindigt: 10Inflatie eindigt: 10-32-32 sec; 10 sec; 102727 K K

• Laatste krachtscheiding: 10Laatste krachtscheiding: 10-10-10 sec; 10 sec; 101515 K K

• Quark – gluon ‘vloeistof’: 10Quark – gluon ‘vloeistof’: 10-6-6 sec; 10 sec; 101313 K K

• Baryogenese (protonen; neutronen): 10Baryogenese (protonen; neutronen): 10-6-6 sec; sec; 10101313 K K

• Vorming lichtste vier atoomkernen: 300 s; 10Vorming lichtste vier atoomkernen: 300 s; 1099 KK

Presentatie is na te lezen op Presentatie is na te lezen op mijn websitemijn website

• Ga naar Ga naar www.cdejager.com

• Daar naar Daar naar presentatiespresentaties

• Daar naar Daar naar 10- Het eerste licht 10- Het eerste licht

• Zie ook de parallelle presentatie: Zie ook de parallelle presentatie:

• 10-oerknal10-oerknal