Fizyka i Chemia Ziemi

Fizyka i Chemia Ziemi Temat 1: Wszechświat, kwarki cząstki elementarne, atomy, gwiazdy, galaktyki. T.J. Jopek jopek@amu.edu.pl IOA UAM 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 1

Wszechświat - obserwacje okiem nieuzbrojonym Dzień: Słońce obiekt dominujący, niebieski kolor nieba 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 2

Obserwacje okiem nieuzbrojonym Wschód, zachód słońca 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 3

2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 4

Obserwacje okiem nieuzbrojonym Wschód, zachód Księżyca 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 5

Jaki jest Wszechświat? Zasady kosmologii i fizyki: Wszechświat jest jednorodny i izotropowy, (z dowolnego miejsca w dowolnym kierunku, wszechświat wygląda tak samo), prawa fizyki są wszędzie takie same. 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 9

Przybliżenie zerowe - Wszechświat jest jednorodny i izotropowy. Jednorodność, izotropowość mają miejsce jedynie w przypadku bardzo dużej skali. Kosmologia nie zajmuje się gwiazdami ale światem galaktyk ( pyłem galaktyk ). Zasady kosmologiczne to konsekwencje różnego rodzaju obserwacji, np. : położenia galaktyk odległych o więcej niż 150 Mpc. Sloan Digital Sky Survey) Sloan Digital Sky Survey) 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 10

Przybliżenie zerowe - Wszechświat jest jednorodny i izotropowy. Jednorodność, izotropowość mają miejsce jedynie w przypadku bardzo dużej skali. Rozkład przesunięć linii widmowych galaktyk Sloan Digital Sky Survey 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 11

Jaki jest Wszechświat? Z definicji Wszechświat jest jeden. Wszechświat miał początek. Jako pierwsze powstały: o czas i przestrzeń (czasoprzestrzeń), o materia i energia. Galaktyki, gwiazdy (10 80 atomów), 0,005 0,045 Materia międzygalaktyczna (wodór ) Ciemna materia 0,24 0,71 Ciemna energia 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 12

Współczesny model Wszechświata (symulacja komputerowa) Widzialna składowa Wszechświata to piana galaktyk: ściany, włókna i pustki. 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 13

Położenia odległych. galaktyk Ściana Północna Ściana południowa. Pustki 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 14 Sloan Digital Sky Survey)

Jaki jest Wszechświat? Wszechświat rozszerza się: galaktyki oddalają się od siebie. 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 15

Ucieczka galaktyk W 1929 r. Edwin Hubble i Milton Humason podają związek między szybkością oddalania się i odległością odległych galaktyk v dd H0 dt D v szybkość D odległość H 0 = 71.0 ± 2.5 (km/s)/mpc stała Hubble Galaktyki oddalają się od nas z prędkością proporcjonalną do ich odległości 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 16

Jednostki odległości w astronomii Jednostka Astronomiczna - JA: 1 JA = 149.60 10 9 m ( ~150 mln km, średnia odległosć Ziemi od Słońca) Parsek - pc 1 pc = 206265 JA 3,086 10 16 m 1 pc 3,2616 roku świetlnego kiloparsek (kpc) = 10 3 pc megaparsek (Mpc) = 10 6 pc gigaparsek (Gpc) = 10 9 pc Rok świetlny odległość jaką przebywa światło w ciągu jednego roku 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 17

Uwaga! Wzrost odległości pomiędzy galaktykami jest konsekwencją rozszerzania się Wszechświata. Przestrzeń rozszerza się, a wraz z nią poruszają się galaktyki. 1987 CBS College Publishing Analogia z pieczeniem ciasta z rodzynkami. Odległości między rodzynkami powiększają się w miarę jak ciasto rośnie. 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 18

Uwaga! W rezultacie rozszerzania przestrzeni obserwujemy poczerwienienie galaktyk tzw. kosmologiczne przesunięcie ku czerwieni linii widmowych docierającego do obserwatora. światła galaktyk. Uniwersalne rozszerzanie się podpowiada konieczność początku Wszechświata, miał on miejsce ok. 14 miliardów lat temu. Wiek wszechświata równy jest odwrotności stałej Hubble t 1 H 0 1410 9 lat 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 19

Widmo promieniowania E-M Obserwacja widma (spektrum) promieniowania E-M Źródło światła białego Szklany pryzmat Widmo 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 20

Widmo promieniowania E-M Układ z siatką dyfrakcyjną Drukowanie siatek dyfrakcyjnych 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 21

Rodzaje widma promieniowania E-M Gęsta i gorąca materia Siatka dyfrakcyjna Widmo ciągłe Gorący gaz Widmo emisyjne Chłodny gaz Widmo absorbcyjne λ 1 λ 2 Położenia linii odpowiadają różnym długością fal promieniowania 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 22

Widmo absorpcyjne Słońca Widmo emisyjne wodoru Hel Układ linii widmowych jest charakterystyczny dla danego pierwiastka 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 23

Przesunięcie linii widmowych parametr z Widmo galaktyki w chwili emisji fotonów Miarą zmiany długości fali fotonu jest parametr z. Nazywany go parametrem przesunięcia ku czerwieni Widmo w momencie obserwacji fotonów z o e e λ e λ o 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 24

Ucieczki galaktyk Interpretując przesunięcie kosmologiczne jako efekt zjawiska Dopplera: o z c c v v 1 z 0 0 0.1 0.095 v/c v c z 1 z 2 2 1 1 1 1 0.75 5 0.946 10 0.984 gdzie: v radialna szybkość obiektu, c - szybkość światła w próżni kwazar 3C273 z=0.158 Galaktyka UDFy-38135539, z = 8.6 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 25

Z czego zbudowany jest Wszechświat Źródła materii - cząstek Wszechświata to procesy mające miejsce w pierwszych milisekundach od jego początku. Co to za cząstki, jakie są ich własności - odpowiedzi udziela fizyka cząstek elementarnych. Wielu pierwotnych cząstek obecnie nie napotykamy w przestrzeni kosmicznej. Są bowiem bardzo nietrwałe. I dlatego chcąc je poznać, fizycy muszą sztucznie stwarzać warunki podobne do tych z pierwszych chwil istnienia Wszechświata. 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 26

Cząstki elementarne Materia widoma Wszechświata składa się z protonów, neutronów i elektronów. elektron - zidentyfikowano jako cząstkę w roku 1897, Thomson. proton - doświadczenia z 1911, 1919-1924, Rutherford. neutron 1932, James Chadwick. Cząstki te wystarczają do zrozumienia budowy atomu, rozpadu α Zrozumienie rozpadu β wymagało przyjęcia hipotezy o istnieniu cząstki neutrino. Wielu fizyków sadziło, że niewiele już potrzeba do ostatecznego poznania struktury materii. 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 27

Cząstki elementarne Tymczasem w latach 1930-40 odkrywano coraz to nowe cząstki Obok nazw określano je symbolami: μ - mion, π - pion, K - kaon, Σ sigma. Nowe cząstki okazały się bardzo nietrwałe i ulegały spontanicznym przemianom w inne cząstki.np. π μ + ν Czas ich połowicznego zaniku 10-6 10-23 sek. O istnieniu wielu z nich świadczą jedynie dowody pośrednie. 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 28

Cząstki elementarne Nowe cząstki wytwarzane są w wyniku zderzeń przeciwbieżnych wiązek protonów lub elektronów przyspieszonych w urządzeniach zwanych akceleratorami. Akcelerator w CERN pod Genewą 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 29

Tory rozpędzonych cząstek sfotografowane w komorze pęcherzykowej F Siła Lorenza B F qv B z y qv B F x 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 30

Podział cząstek elementarnych Znamy kilkaset cząstek elementarnych, by się nie pogubić uporządkowano je w oparciu o proste kryteria fizyczne: I. Podział ze względu na wartość własnego momentu pędu (tzw. spinu) fermiony spin połówkowy bozony spin całkowity elektron, proton, neutron foton jądro deuteru gluon 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 31

Podział cząstek elementarnych W 1928 r. Dirac przewidział istnienie anty elektronu pozyton e +. W 1932 roku pozyton zostaje odkryty przez Andersona. Z czasem stało się jasne, że każda cząstka ma odpowiadającą jej antycząstkę. Kiedy spotkają się cząstka z antycząstką, obydwie ulegają anihilacji. Rozumiemy przez to, że cząstka i antycząstka znikają, a ich całkowita energia pojawia się w innej postaci, np. postaci dwóch fotonów: e - + e + γ + γ II. Podział na cząstki i antycząstki. cząstka e - elektron, p proton μ - mion antycząstka e + pozyton, p - proton μ + mion, 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 32

Podział cząstek elementarnych III. Podział ze względu na oddziaływania w jakich cząstki biorą udział hadrony oddziaływania silne leptony oddziaływania słabe proton, neutron, pion, elektron, neutrino elektronowe neutrino mionowe, taon, neutrino taonowe, 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 33

Podział cząstek elementarnych IV. Podział hadronów ze względu na spin mezony jeśli są bozonami bariony jeśli są fermionami pion, kaon, eta, proton neutron, sigma, 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 34

Reakcje między cząstkami elementarnymi Na drodze jądrowych oddziaływań słabych i silnych, cząstki elementarne mogą uczestniczyć w rozmaitych procesach (reakcjach). Nie wszystkie procesy są dozwolone, ale jedynie te, które spełniają odpowiednie prawa zachowania: prawo zachowania liczby leptonowej, prawo zachowania liczby barionowej. Przykład. Możliwy jest taki proces rozpadu leptonu antymionu μ + e e Natomiast proces rozpadu protonu, w rzeczywistości nigdy nie zachodzi: p e e 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 35

Model kwarkowy W roku 1964 Gell-Mann i Zweig zauważyli, że wiele własności mezonów i barionów łatwo wyjaśnić jeśli przyjmie się hipotezę, że są one zbudowane z mniejszych składowych. Gell-Mann nazwał te składniki kwarkami. Hipoteza okazała się owocna i wkrótce potwierdzono ją doświadczalnie. Istnieje sześć kwarków i sześć odpowiadających im antykwarków: Kwark Symbol Masa [MeV/c 2 ] ładunek liczba barionowa górny u 5 +2/3 +1/3 dolny d 10-1/3 +1/3 powabny c 1500 +2/3 +1/3 dziwny s 200-1/3 +1/3 wysoki t 175000 +2/3 +1/3 niski b 43000-1/3 +1/3 Nazwy górny, dolny, wzięte razem nazywane są zapachami kwarków. 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 36

Bariony, mezony i kwarki Każdy barion zbudowany jest z trzech kwarków. Proton składa się z kwarków u, u, d. 1 3 Ładunek protonu jest równy: q ( uud ) 1 2 3 2 3 Mezony zbudowane są z par kwark-antykwark. Mezon π + zbudowany jest z kwarka górnego i antykwarka dolnego. Ładunek pionu π + wynosi: q( ud ) 1 2 3 1 3 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 37

Oddziaływania podstawowe i cząstki pośredniczące: oddziaływanie elektromagnetyczne (cząstka foton), oddziaływanie jądrowe słabe (cząstki W, Z) oddziaływanie jądrowe silne (cząstki gluon, pion), oddziaływanie grawitacyjne. (cząstka grawiton). 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 38

Odziaływanie EM W latach 1861-62 Maxewll wykazał, że traktowane dotąd oddzielnie siły elektryczne i magnetyczne są różnymi przejawami jednego oddziaływania elektromagnetycznego. Konsekwencją prac Maxewlla była możliwość generowania fali elektromagnetycznej, rozchodzącej się w próżni z prędkością światła c. Istnienie fal E-M potwierdził w 1888 r. doświadczalnie Hertz. Osiągnięcie Maxwella i Hertza stanowi pierwszy w historii fizyki przykład unifikacji oddziaływań. 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 39

Oddziaływanie EM 2006 Encyklopedia Wszechświata, PWN 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 40

Oddziaływania Słabe 2006 Encyklopedia Wszechświata, PWN Oddziaływania słabe i oddziaływania E-M, okazały się być przejawami bardziej ogólnego oddziaływania elektrosłabego. 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 43

Oddziaływania silne Oddziaływania silne wiążą ze sobą kwarki we wnętrzu hadronów. Cząstki w nich pośredniczące nazywamy gluonami. Teoria zakłada, że każdy zapach kwarka występuje w trzech odmianach: czerwonej, żółtej i niebieskiej. Mamy zatem 3 kwarki górne, 3 kwarki dolne Dlatego oddziaływanie pomiędzy kwarkami nazywane jest oddziaływaniem kolorowym, a jego teoria to 2012-01-24 chromodynamika kwantowa. 2006 Encyklopedia Wszechświata, PWN T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 44

Oddziaływania silne 2006 Encyklopedia Wszechświata, PWN 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 45

Oddziaływania grawitacyjne Grawitacja to najbardziej powszechne oddziaływanie, obejmuje najodleglejsze obszary Wszechświata. Jest to oddziaływanie przyciągające, dalekiego zasięgu i znacznie słabsze od np. oddziaływań elektromagnetycznych. Stosunek siły elektrycznej do siły grawitacyjnej wynosi: F F 4.1610 Hipotetyczne cząstki w nich pośredniczące nazywane są grawitonami. Teorią najpełniej opisująca grawitację jest ogólna teoria względności. e g 42 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 46

GUT - Grand Unification Theory GUT to teorie, które próbują połączyć oddziaływania elektrosłabe i oddziaływania jądrowe silne. Jak dotąd, żadna z dotychczasowych teorii wielkiej unifikacji nie została potwierdzona doświadczalnie. Marzeniem fizyków jest teoria obejmująca swym zasięgiem także grawitację i jej hipotetyczną cząstkę pośredniczącą grawiton. Byłaby to teoria wszystkiego. 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 47

Zwięzła historia Wszechświata Wiadomości na temat elektronu, neutrina, neutronu i protonu wystarczą do poznania budowy otaczającego nas świata. By zrozumieć w jaki sposób ten świat powstał musimy poznać pozostałe cząstki elementarne. Otaczający nas świat jest dla tych cząstek zbyt zimny. W skali energetycznej we wnętrzu Słońca, kt jest rzędu 1keV. By obserwować cząstki elementarne potrzeba energii GeV, TeV. Dlatego musimy budować akceleratory. 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 48

Zwięzła historia Wszechświata 14 miliardów lat temu Wszechświat osobliwością - był bardzo mały, gęsty i gorący. W tych ekstremalnych warunkach doszło do Wielkiego Wybuchu, do zaistnienia kwarków, utworzenia z nich barionów, atomów, a dalej gwiazd, galaktyk i życia na Ziemi. Proces powstania Wszechświata możemy śledzić do tzw. ery Plancka, trwającej do momentu 10-43 sekundy od Wielkiego Wybuchu. W erze Plancka cztery podstawowe oddziaływania stanowiły jedność. W trakcie stygnięcia Wszechświata kolejno oddzielały się od siebie. 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 49

Zwięzła historia Wszechświata Po erze Plancka nastąpiła era inflacji gwałtownego wzrostu rozmiaru Wszechświata. Gdyby jej nie było, to w chwili obecnej odległe obszary Wszechświata miałyby różną gęstość i temperaturę. Inflacja trwała ~10-35 sek. 2006 Encyklopedia Wszechświata, PWN 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 50

Promieniowanie reliktowe (mikrofalowe promieniowanie tła) Jest to promieniowanie o temperaturze ciała doskonale czarnego ~2.7 K, o niemal izotropowym rozkładzie. Bez inflacji Wszechświata, nie można wyjaśnić pochodzenia tak wysokiej izotropowości tego promieniowania. Kolor niebieski T=2.7279 K Kolor czerwony T=2.7281 K Rozkład temperatury promieniowania tła. ( Misja Wilkinson Microwave Anizotropy Probe) 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 51

But, in 1964, the radiation predicted by Gamov was finally detected, with this antenna antenna Wilson Penzias by Penzias and Wilson, two physicists from the Bell labs, who got the Nobel prize in 1978 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 52

Zwięzła historia Wszechświata Era Plancka??? 43 t 10 s; T 10 Era inflacji, GUT 33 t 10 s; T 10 Era kwarków 6 t 10 s; T 10 Era hadronowa 3 t 10 s; T 10 Era leptonowa t 1s; T 10 32 27 13 12 10 K K K K K Era nukleosyntezy Początek zaczynają działać prawa fizyki, GUT i grawitacja. Rozpoczyna się gwałtowne rozszerzanie Wszechświata (inflacja) od rozmiaru protonu do grejfrutu. Temperatura maleje do wartości w której dochodzi do spontanicznego złamania symetrii teorii GUT Na skutek inflacji Wszechświat zwiększył rozmiary około 10 35 razy. Powstają kwarki fotony, leptony plazma ( zupa ) cząstek. Podział oddziaływania elektrosłabego. Łączą się kwarki, powstają hadrony: protony, neutrony i inne cząstki i antycząstki. Tworzy się niewielka przewaga protonów, na każde 10 8 antyprotonów istnieje o 1 proton więcej. Dzięki tej nadwyżce utworzy się świat dzisiejszy. Na każdy pozostały po anihilacji proton i neutron przypada ogromna liczba fotonów. Występuje bardzo duża liczba leptonów (elektronów, neutrin i ich antycząstek). Pod koniec ery następuje anihilacja elektronów z pozytonami, Neutrony stopniowo przekształcają się w protonu, gdy na każdy neutron przypada 7 neutronów większość tych barionów utworzyła jadra helu. 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 53

Zwięzła historia Wszechświata t 200s; T 10 Era Nieprzeźroczysta t 380000 T 3000K lat Era materii Era Galaktyk K t 10 9 lat; T 70K 9 t 1410 lat; T 0K Era współczesna 8 W tym okresie materia składa się głównie z elektronów, protonów i jąder deuteru, helu, litu. Fotony nie mogą swobodnie się poruszać, bowiem ustawicznie oddziałują z materią. Wszechświat jest nieprzeźroczysty jakby pogrążony we mgle Pod koniec tej ery istniało znacznie więcej protonów niż jąder helu. Zaczynają powstawać atomy, przewaga liczby atomów wodoru nad liczba atomami helu (9 do1). Większość elektronów została związana w atomach. Fotony mogą już swobodnie poruszać się po całym Wszechświecie, powstaje promieniowanie reliktowe. Pod wpływem grawitacji atomy wodoru i helu tworzą skupiska inicjujące powstawanie gwiazd i galaktyk. Powstanie pierwszych gwiazd i galaktyk, układów planetarnych. Początki życia. 10 11 galaktyk, 10 23 gwiazd, 10 80 atomów. Rozwój cywilizacji, pierwsze próby modelowania Wszechświata. 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 54

Los Wszechświata Wszechświatowi pisany jest koniec w zależności od gęstości masy-energii Wszechświata oraz od wpływu ciemnej energii. 2012-01-24 T.J.Jopek, Wszechswiat, kwarki... 55

Los Wszechświata gęstość średnia i krytyczna Krzywizna przestrzeni Wszechświata zależy stosunku gęstości średniej Wszechświata do tzw. gęstości krytycznej: Gęstość krytyczna Wszechświata: kr 2 3H0 29 3 8G 110 [ gcm ] H 0 - stała Hubble, G stała grawitacji. Gęstość średnia Wszechświata: 29 3 sr 110 [ gcm ] 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 56

Los Wszechświata Zgodnie z modelami matematycznymi o geometrii przestrzeni Wszechświata decyduje kosmologiczny parametr gęstości Ω 0 : Przestrzeń zamknięta 0 sr kr. Przestrzeń otwarta Współczesne badania wykazują, że Wszechświat jest przestrzennie niemal idealnie płaski. (Posiada zerową krzywiznę) Przestrzeń płaska 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 57

Los Wszechświata Do lat 1990-tych sądzono, że wartość parametru gęstości Ω 0 przesądza o losach Wszechświata. Tak jednak nie jest i dzisiaj wiadomo, że należy jeszcze uwzględnić wpływ ciemnej energii. 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 58

Los Wszechświata: ciemna energia Na trop ciemnej energii natrafiono badając supernowe typu Ia. Znając odległości i przesunięcia ku czerwieni macierzystych galaktyk gwiazd supernowych, można określić tempo rozszerzania się Wszechświata w różnych momentach jego historii. Z obliczeń wynika, że ekspansja Wszechświata przyspiesza. Jakaś odpychająca siła przeciwdziała sile grawitacji. Tę tajemniczą siłę nazwano ciemną energią. Ciemna energia rozwiązuje problem brakującej masy-energii Wszechświata, niezbędnej do jego spłaszczenia. Zmienia też liczbę możliwych zakończeń życia Wszechświata. 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 59

Los Wszechświata 4 scenariusze W zależności od przyszłego zachowania ciemnej energii oraz średniej gęstości Wszechświata, możliwych jest kilka zakończeń jego życia: Wielki Skurcz Wielki Chłód Zmodyfikowany Wielki Chłód Wielkie rozerwanie 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 60

Losy Wszechświata? Wielki Skurcz to odwrotność Wielkiego Wybuchu. Cała materia i energia zapadają się w nieskończenie gorącą i gęstą osobliwość. Obecnie ten scenariusz wydaje się najmniej prawdopodobny. Wielki Chłód. Jeżeli ρ sr jest równa bądź nieco mniejsza od ρ kr, a wpływ ciemnej energii będzie się zmniejszać, ekspansja będzie ulegać spowolnieniu, ale nigdy nie ustanie. Po niewyobrażalnie długim czasie Wszechświat pogrąży się w Wielkim Chłodzie. 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 61

Losy Wszechświata? Zmodyfikowany Wielki Chłód.Jeżeli wpływ ciemnej energii będzie zawsze tak duży jak obecnie, Wszechświat będzie się rozszerzać coraz szybciej. Struktury niezwiązane grawitacją będą się od siebie oddalać z prędkością, która przewyższy prędkość światła. Przestrzeń może tak ekspandować, materia i promieniowanie nie. Końcem Wszechświata będzie tu również Wielki Chłód. Wielkie Rozerwanie. Jeżeli moc ciemnej energii będzie coraz większa, przewyższy ona wszystkie oddziaływania podstawowe Wszechświat ulegnie rozerwaniu w skali czasu 20-30 mld. lat. Najpierw rozerwane zostaną galaktyki, dalej układy planetarne atomy. 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 62

Los Wszechświata zimna śmierć Jeżeli Wszechświatowi pisany jest Wielki Chłód wówczas jego śmierć będzie powolna: w ciągu 10 12 lat galaktyki zużyją cały gaz potrzebny do powstawania gwiazd, po 10 25 latach większość materii będzie uwięziona w martwych gwiazdach takich jak czarne dziury, wypalone białe karły, po 10 32 latach protony zaczną rozpadać się na fotony, elektrony, pozytony i neutrina, po kolejnych 10 67 latach czarne dziury zaczną parować wysyłając cząstki i promieniowanie, po 10 100 latach zimny i ciemny wszechświat wypełniać będzie rzadkie morze fotonów i cząstek elementarnych. 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 63

Starożytne modele Wszechświata Sumerowie, Babilończycy, Chaldejczycy, Hebrajczycy 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 64

Starożytne modele Wszechświata Egipt Majowie 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 65

Starożytne modele Wszechświata Indie 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 66

Starożytne modele Wszechświata Grecy,... Ptolemeusz 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 67

deferent epicykl Geocentryczny Układ Planetarny (Wersja uproszczona) 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 68

Nowożytne modele Wszechświata Europa, Polska 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 69

Modele Wszechświata Dlaczego współczesne modele są bliższe prawdy? Czy jesteśmy bardziej inteligentni od astronomów starożytnych? Opanowaliśmy metodę naukową i rozwinęliśmy technikę. Dlaczego współczesna nauka i technika powstały w Europie a nie w Egipcie, Babilonie, Chinach, Indiach, Ameryce...? 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 70

Metoda naukowa Stawianie problemów - hipotez, które można weryfikować. W naukach przyrodniczych, weryfikacja hipotezy pociąga jej konfrontację z doświadczeniem. Hipoteza sprzeczna z doświadczeniem jest odrzucana. 2012-01-24 T.J.Jopek, Fizyka i chemia Ziemi 71