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Causa
Anmeldungsdatum: 30.07.2011
Beiträge: 49
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 Causa Verfasst am: 15. Aug 2011 17:13 Titel: Fragen zu Kosmische Hintergrundstrahlung |
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Hallo ! 
So, meine neuen Frage:
Welche Informationen über das frühe Universum lassen sich aus der Hintergrundstrahlung herauslesen und wie macht man das?
Woher weiß man eigentlich das sie vom Urknall stammt ?
Woher weiß man das es ca 380 000 Jahre nach dem Urknall erstanden ist?
Ich glaube das wars vorerst.
Freue mich schon auf Antworten!
Bis dann 
_________________
Danke an alle die mir beim beantworten meiner Fragen helfen! |
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TomS
Moderator
Anmeldungsdatum: 20.03.2009
Beiträge: 18121
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| TomS Verfasst am: 20. Aug 2011 23:39 Titel: |
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Kurz nach dem Urknall bestand das Universum aus einem "Gemisch" verschiedenster Teilchen.
Die instabilen Teilchen existierten dabei nur so lange, wie a) sie nicht zerfallen waren bzw. b) im Mittel genügend Energie zur Verfügung stand, sie in Kollisionen neu zu erzeugen. Im Zuge der Abkühlung "verschwanden" also immer mehr Teilchensorten, so dass letztlich nur die stabilen, insbs. Elektronen, Protonen und (in Atomkernen) Neutronen sowie Photonen übrigblieben (die Frage des Verschwindens der Antimaterie klammere ich hier mal aus). Photonen konnten allerdings im Zuge von Stoßprozessen von Atomen wiederum absobrbiert werden. Erst als ein Großteil der o.g. Teilchen in Atomen gebunden war UND als die Energie der Photonen (durch die Expansion des Universums und die damit im Zusammenhang stehende Abkühlung des Teilchen-Strahlungs-Gemisches) niedrig genug war, wurden Photonen entweder gar nicht oder lediglich elastisch an Atomen gestreut.
Dies war der Zeitpunkt, als das Universum sozusagen "für elektromagnetische Strahlung durchsichtig" wurde. Ein heute existierendes Photon aus der Hintergrundstrahlung ist praktisch immer mit einem Photon identisch, das eben ca. 300000 Jahre nach dem Urknall zum Zeitpunkt des Durchsichtigwerdens gerade existierte. Damit sollte einigermaßen klar sein, warum man davon sprechen kann, dass die Hintergrundstrahlung ca. 300000 Jahre nach dem Urknall "entstanden" ist.
Die Hintergrundstrahlung trägt heute folgenden Informationen:
1) eine Temperatur von ca. 2.7 K
2) Fluktuationen (und Polarisation), die Aufschluss über kleinräumige Fluktuationen der Materiedichte zu einem früheren Zeitpunkt des Universums geben
3) Dadurch ggf. indirekt Auschluss über Gravitationswellen, die damals im Universum existierten und die die Fluktuationen der Materiedichte verursachten
2) darf man sich vorstellen wie verschieden dichte Ansammlungen von Sandkörnern, wobei verschiedene Dichten in unterschiedlichen Temperaturen des Sandes und damit der Strahlung resultieren. 3) darf man sich vorstellen wie eine schwingende Trommel; Aufstreuen von Sand zwingt diesen in ein Muster entsprechend der Trommelschwingung
http://de.wikipedia.org/wiki/Hintergrundstrahlung
Die Fluktuationen "projiziert" auf die Himmelskugel sind in den ersten beiden Bildern dargestellt. Der Verlauf der Strahlungsdichte und damit die Temperatur von 2.7 K erkennt man im dritten Bild. Eine Art "sphärische Spektralanalyse" der Fluktuationen (vgl. Entwicklung nach Kugelflächenfunktionen) findest du im vierten Bild.
Es gibt heute Theorien über das frühe Universum sowie Theorien der Quantengravitation, die (mit Einschränkungen) Aussagen zu diesen Mustern machen und die man ggf. indirekt mittels 2) und 3) überprüfen kann. Z.B. ergeben sich aus dem sog. "ekpyrotischen Szenario" das ein durch die Stringtheorie inspiriertes kosmologisches Modell darstellt sowie aus der Schleifenquantenkosmologie (LQC) die eine "symmetriereduzierte Variante" der LQG darstellt, bestimmte Vorhersagen bzgl. der Gravitationswellen aus der Frühzeit des Kosmos (primordiale Gravitationswellen), die man sowohl indirekt über die Hintergrundstrahjlung als auch (zukünftig) direkt über Gravitationswellendetektoren aufzuspüren hofft.
Ein hervorragendes Buch (leider muss man dazu aber ein paar Semester Physik studiert haben) ist Weinbergs Cosmology
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Niels Bohr brainwashed a whole generation of theorists into thinking that the job (interpreting quantum theory) was done 50 years ago. |
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Causa
Anmeldungsdatum: 30.07.2011
Beiträge: 49
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| Causa Verfasst am: 02. Sep 2011 18:07 Titel: |
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| TomS hat Folgendes geschrieben: | Kurz nach dem Urknall bestand das Universum aus einem "Gemisch" verschiedenster Teilchen.
Die instabilen Teilchen existierten dabei nur so lange, wie a) sie nicht zerfallen waren bzw. b) im Mittel genügend Energie zur Verfügung stand, sie in Kollisionen neu zu erzeugen. Im Zuge der Abkühlung "verschwanden" also immer mehr Teilchensorten, so dass letztlich nur die stabilen, insbs. Elektronen, Protonen und (in Atomkernen) Neutronen sowie Photonen übrigblieben (die Frage des Verschwindens der Antimaterie klammere ich hier mal aus). Photonen konnten allerdings im Zuge von Stoßprozessen von Atomen wiederum absobrbiert werden. Erst als ein Großteil der o.g. Teilchen in Atomen gebunden war UND als die Energie der Photonen (durch die Expansion des Universums und die damit im Zusammenhang stehende Abkühlung des Teilchen-Strahlungs-Gemisches) niedrig genug war, wurden Photonen entweder gar nicht oder lediglich elastisch an Atomen gestreut.
Dies war der Zeitpunkt, als das Universum sozusagen "für elektromagnetische Strahlung durchsichtig" wurde. Ein heute existierendes Photon aus der Hintergrundstrahlung ist praktisch immer mit einem Photon identisch, das eben ca. 300000 Jahre nach dem Urknall zum Zeitpunkt des Durchsichtigwerdens gerade existierte. Damit sollte einigermaßen klar sein, warum man davon sprechen kann, dass die Hintergrundstrahlung ca. 300000 Jahre nach dem Urknall "entstanden" ist.
Die Hintergrundstrahlung trägt heute folgenden Informationen:
1) eine Temperatur von ca. 2.7 K
2) Fluktuationen (und Polarisation), die Aufschluss über kleinräumige Fluktuationen der Materiedichte zu einem früheren Zeitpunkt des Universums geben
3) Dadurch ggf. indirekt Auschluss über Gravitationswellen, die damals im Universum existierten und die die Fluktuationen der Materiedichte verursachten
2) darf man sich vorstellen wie verschieden dichte Ansammlungen von Sandkörnern, wobei verschiedene Dichten in unterschiedlichen Temperaturen des Sandes und damit der Strahlung resultieren. 3) darf man sich vorstellen wie eine schwingende Trommel; Aufstreuen von Sand zwingt diesen in ein Muster entsprechend der Trommelschwingung
http://de.wikipedia.org/wiki/Hintergrundstrahlung
Die Fluktuationen "projiziert" auf die Himmelskugel sind in den ersten beiden Bildern dargestellt. Der Verlauf der Strahlungsdichte und damit die Temperatur von 2.7 K erkennt man im dritten Bild. Eine Art "sphärische Spektralanalyse" der Fluktuationen (vgl. Entwicklung nach Kugelflächenfunktionen) findest du im vierten Bild.
Es gibt heute Theorien über das frühe Universum sowie Theorien der Quantengravitation, die (mit Einschränkungen) Aussagen zu diesen Mustern machen und die man ggf. indirekt mittels 2) und 3) überprüfen kann. Z.B. ergeben sich aus dem sog. "ekpyrotischen Szenario" das ein durch die Stringtheorie inspiriertes kosmologisches Modell darstellt sowie aus der Schleifenquantenkosmologie (LQC) die eine "symmetriereduzierte Variante" der LQG darstellt, bestimmte Vorhersagen bzgl. der Gravitationswellen aus der Frühzeit des Kosmos (primordiale Gravitationswellen), die man sowohl indirekt über die Hintergrundstrahjlung als auch (zukünftig) direkt über Gravitationswellendetektoren aufzuspüren hofft.
Ein hervorragendes Buch (leider muss man dazu aber ein paar Semester Physik studiert haben) ist Weinbergs Cosmology |
Super, danke!
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Danke an alle die mir beim beantworten meiner Fragen helfen! |
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