Astrofizyka teoretyczna II. Równanie stanu materii gęstej

Podobne dokumenty
Najbardziej zwarte obiekty we Wszechświecie

Gwiazdy neutronowe. Michał Bejger,

Atomowa budowa materii

Wszechświat cząstek elementarnych WYKŁAD 5

Diagram Hertzsprunga Russela. Barwa gwiazdy a jasność bezwzględna

Podstawy Fizyki Jądrowej

Cząstki elementarne. Składnikami materii są leptony, mezony i bariony. Leptony są niepodzielne. Mezony i bariony składają się z kwarków.

2008/2009. Seweryn Kowalski IVp IF pok.424

Fizyka statystyczna Zwyrodniały gaz Fermiego. P. F. Góra

FIZYKA III MEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych

Elementy Fizyki Jądrowej. Wykład 5 cząstki elementarne i oddzialywania

Budowa i ewolucja gwiazd I. Skale czasowe Równania budowy wewnętrznej Modele Diagram H-R Ewolucja gwiazd

Spis treści. Przedmowa PRZESTRZEŃ I CZAS W FIZYCE NEWTONOWSKIEJ ORAZ SZCZEGÓLNEJ TEORII. 1 Grawitacja 3. 2 Geometria jako fizyka 14

Fizyka 3. Konsultacje: p. 329, Mechatronika

Fizyka gwiazd. 1 Budowa gwiazd. 19 maja Stosunek r g R = 2GM

Budowa i ewolucja gwiazd II

Budowa i ewolucja gwiazd I. Skale czasowe Równania budowy wewnętrznej Modele Diagram H-R Ewolucja gwiazd

Fizyka cząstek elementarnych i oddziaływań podstawowych

2008/2009. Seweryn Kowalski IVp IF pok.424

Plan Zajęć. Ćwiczenia rachunkowe

Z czego i jak zbudowany jest Wszechświat? Jak powstał? Jak się zmienia?

Akrecja przypadek sferyczny

Już wiemy. Wykład IV J. Gluza

Cząstki elementarne wprowadzenie. Krzysztof Turzyński Wydział Fizyki Uniwersytet Warszawski

Budowa i ewolucja gwiazd II

Tworzenie protonów neutronów oraz jąder atomowych

Doświadczenie Rutherforda. Budowa jądra atomowego.

Budowa i ewolucja gwiazd II

Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW. Oddziaływania słabe 4.IV.2012

Termodynamiczny opis układu

Oddziaływanie podstawowe rodzaj oddziaływania występującego w przyrodzie i nie dającego sprowadzić się do innych oddziaływań.

WYKŁAD 8. Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW. Oddziaływania słabe

WSTĘP DO FIZYKI CZĄSTEK. Julia Hoffman (NCU)

WYKŁAD 8. Wszechświat cząstek elementarnych dla humanistów

Własności jąder w stanie podstawowym

Wyk³ady z Fizyki. J¹dra. Zbigniew Osiak

WYKŁAD 5 sem zim.2010/11

WYKŁAD 7. Wszechświat cząstek elementarnych. Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW

Fizyka współczesna Co zazwyczaj obejmuje fizyka współczesna (modern physics)

Wydział Fizyki Politechniki Warszawskiej

w rozrzedzonych gazach atomowych

Teoria Wielkiego Wybuchu FIZYKA 3 MICHAŁ MARZANTOWICZ

Elementy fizyki jądrowej

Stany skupienia (fazy) materii (1) p=const Gaz (cząsteczkowy lub atomowy), T eratura, Tempe Ciecz wrzenie topnienie Ciało ł stałe ł (kryształ)

Promieniowanie jonizujące

Synteza jądrowa (fuzja) FIZYKA 3 MICHAŁ MARZANTOWICZ

Ewolucja w układach podwójnych

Oddziaływania fundamentalne

Rozpady promieniotwórcze

FIZYKA III MEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych

Poziom nieco zaawansowany Wykład 2

Materia i jej powstanie Wykłady z chemii Jan Drzymała

Podróż do początków Wszechświata: czyli czym zajmujemy się w laboratorium CERN

doświadczenie Rutheforda Jądro atomowe składa się z nuklonów: neutronów (obojętnych elektrycznie) i protonów (posiadających ładunek dodatni +e)

Następnie powstały trwały izotop - azot-14 - reaguje z trzecim protonem, przekształcając się w nietrwały tlen-15:

WYKŁAD 6. Oddziaływania kolorowe cd. Oddziaływania słabe. Wszechświat cząstek elementarnych dla przyrodników

Podstawy fizyki subatomowej

Promieniowanie jonizujące

Energetyka konwencjonalna odnawialna i jądrowa

Wykłady z Fizyki. Kwanty

Model Standardowy i model Higgsa. Sławomir Stachniewicz, IF PK

Wstęp do astrofizyki I

Cząstki i siły. Piotr Traczyk. IPJ Warszawa

Statystyka nieoddziaływujących gazów Bosego i Fermiego

Fizyka 2. Janusz Andrzejewski

Wykres Herzsprunga-Russela (H-R) Reakcje termojądrowe - B.Kamys 1

Symetrie w fizyce cząstek elementarnych

ELEMENTY FIZYKI STATYSTYCZNEJ

BUDOWA I EWOLUCJA GWIAZD. Jadwiga Daszyńska-Daszkiewicz

Od Wielkiego Wybuchu do Gór Izerskich. Tomasz Mrozek Instytut Astronomiczny UWr Zakład Fizyki Słońca CBK PAN

Wstęp do chromodynamiki kwantowej

Historia Wszechświata w (dużym) skrócie. Agnieszka Pollo Instytut Problemów Jądrowych Warszawa Obserwatorium Astronomiczne UJ Kraków

Promieniowanie jonizujące

Elementy Fizyki Jądrowej. Wykład 11 Pochodzenie pierwiastków

Uwolnienie kwarków i gluonów

Kosmologia. Elementy fizyki czastek elementarnych. Wykład IX. Prawo Hubbla

Stara i nowa teoria kwantowa

Wyk³ady z Fizyki. Zbigniew Osiak. Cz¹stki Elementarne

Wszechświat cząstek elementarnych dla przyrodników WYKŁAD 1

Fizyka promieniowania jonizującego. Zygmunt Szefliński

Właściwości chemiczne i fizyczne pierwiastków powtarzają się w pewnym cyklu (zebrane w grupy 2, 8, 8, 18, 18, 32 pierwiastków).

STRUKTURA MATERII PO WIELKIM WYBUCHU

Kto nie zda egzaminu testowego (nie uzyska oceny dostatecznej), będzie zdawał poprawkowy. Reinhard Kulessa 1

Porównanie statystyk. ~1/(e x -1) ~e -x ~1/(e x +1) x=( - )/kt. - potencjał chemiczny

Elektron i proton jako cząstki przyspieszane

Oddziaływanie pomiędzy kwarkami i leptonami -- krótki opis Modelu Standardowego

Wstęp do fizyki cząstek elementarnych

Fizyka wykład dla studentów kierunku Informatyka Wydział Automatyki, Elektroniki i Informatyki Politechniki Śląskiej

Wstęp do fizyki atomowej i molekularnej

Bozon Higgsa prawda czy kolejny fakt prasowy?

WYKŁAD 15. Gęstość stanów Zastosowanie: oscylatory kwantowe (ª bosony bezmasowe) Formalizm dla nieoddziaływujących cząstek Bosego lub Fermiego

Czarne dziury. Grażyna Karmeluk

( Kwantowe ) zasady nieoznaczoności Heisenberga. a rozmiar ( grawitacyjnej ) czarnej dziury; Wstęp do teorii strun

Reakcje jądrowe dr inż. Romuald Kędzierski

Fizyka jądrowa. Podstawowe pojęcia. Izotopy. budowa jądra atomowego przemiany promieniotwórcze reakcje jądrowe. jądra atomowe (nuklidy) dzielimy na:

Ciało doskonale czarne absorbuje całkowicie padające promieniowanie. Parametry promieniowania ciała doskonale czarnego zależą tylko jego temperatury.

Atom. Aleksander Gendarz. Cel fizyki: ująć przyrodę jako różne przejawy tego samego zespołu praw. - Richard Feynman

Cząstki elementarne Odkrycia Prawa zachowania Cząstki i antycząstki

Teoria grawitacji. Grzegorz Hoppe (PhD)

Termodynamika. Część 11. Układ wielki kanoniczny Statystyki kwantowe Gaz fotonowy Ruchy Browna. Janusz Brzychczyk, Instytut Fizyki UJ

Transkrypt:

Astrofizyka teoretyczna II Równanie stanu materii gęstej 1

Black Holes, White Dwarfs and Neutron Stars: The Physics of Compact Objects by Stuart L. Shapiro, Saul A. Teukolsky " Rozdziały 2, 3 i 8 2

Odkrycie neutronu 1920 Rutherford postuluje istnienie neutralnej cząstki o masie protonu 1928 Bothe i Becker 1932 Irena i Frederyk Joliot-Curie sądzą że to fotony 3

James Chadwick (1891-1974) 1932 Bombardowanie cząstkami alfa wielu substancji Poprawna interpretacja eksperymentu Nowa czastka elementarna neutron Nagroda Nobla w 1935 roku Fizyka jądrowa 4

Walter Baade (1893-1960) Fritz Zwicky (1898-1974) 1933 gwiazdy neutronowe Mogą powstać w wyniku wybuchów supernowych Lev Landau (1908-1968) 1932 przed odkryciem neutronu (!) Przewidział możliwość istnienia gwiazd o gęstości jądrowej Przewidział masę maksymalną! 5

1967 odkrycie pulsarów Antony Hewish i Jocelyn Bell Nagroda Nobla - 1974 6

Stabilność gwiazd Index politropy: Stabilna konfiguracja minimalizuje energie 7

Stabilność gwiazd - politrop Relatywistycznie: 8

Ciśnienie 9

Równanie stanu Nierelatywistyczne Relatywistyczne: 10

Ciśnienie Fermiego Zasada Heisenberga: Dodatkowe ciśnienie, zasada Pauliego, efekt kwantowy: 11

Ciśnienie Fermiego relatywistyczne Energia cząstki: Ciśnienie: Dodatkowo zasada Pauliego 12

Struktura gwiazd w skrócie Wszyscy wiemy, że czyli 13

Materia zdegenerowane elektrony proton Nierelat. Relatywistycznie 14

Białe karły Ogólnie: 15

Masa Chandrasekhara Stała struktury subtelnej grawitacji 16

Równanie stanu 1 Przestrzeń fazowa: Gęstość cząstek Gęstość energii Ciśnienie: 17

Równanie stanu 2 Funkcja rozkładu: Fermiony Bozony Zimna materia: Energia Fermiego Potenjał chemiczny Ped Fermiego 18

Równanie stanu 3 Gęstośc cząstek: 19

Równanie stanu - ciśnienie 20

Ciśnienie 21

Gęstość energii Gęstość - rho/c^2 22

Równanie stanu - elektrony 23

Równanie stanu - neutrony Nonrelativistic case: Relativistic case: 24

Oddziaływania elektrostatyczne Mała gęstość: Duża gęstość: 25

Korekta równania stanu W przypadku relatywistycznym mala korekta, W nierelatywistycznym mamy P=0! 26

Gęstości pośrednie równowaga Rozpad beta: Próg energetyczny: 27

Równanie stanu neutronizacja 1 1. Równość potencjałów chemicznych 2. Zniesienie łądunku elektrycznego 3. Degeneracja 28

Równanie stanu neutronizacja 2 1. Równowaga: Energie Fermiego 2. Neutralność elektryczna Równość pędów Fermiego 29

Równanie stanu neutronizacja 3 Ciśnienie: Gęstość barionów: 30

Neutronizacja zakres gęstości Gęstość minimalna pojawiają się neutrony: Ilość protonów spada do 0.0026 przy 7x1011 g cm-3 Potem rośnie asymptotycznie do 1/8 Bardzo miękkie przyrost gęstości nie daje przyrostu ciśnienia! 31

Neutronizacja skład chemiczny 32

Dodatkowe procesy Formacja dużych jąder neutronizacja Neutron drip powyżej Wolne neutrony dominują ciśnienie Równanie stanu minimalizacja energii układu wielu jąder atomowych w obecności zdegenerowanych relatywistycznych elektronów 33 Rys 2.3 s 49, ST.

34 Shapiro i Teukolsky

Budowa białych karłów Politropa 5/3, 4/3 Równania struktury: Równanie Lane'a- Emden'a 35

Zależności od gęstości centralnej NR Rel 36

Zależność masa promień Niskie gęstości: Wysokie gęstości: 37

Hamada Salpeter 1961 38

Masa Chadrasekhara 39

Równanie stanu powyżej neutron drip Jądra, wolne neutrony, elektrony Neutrony nierelatywistyczne Elektrony relatywistyczne Równanie stanu minmalizacja Zależy od energii wiązania jąder 40

Pojawia się gaz wolnych neutronów Shapiro Teukolsky 41

Powyżej gęstości jądrowej Wyniki bardzo niepewne Oddziaływania jądrowe wielociałowe Pojawiają się inne cząstki: mezony, hiperony... Przejścia fazowe Stan stały Nadciekłość 42

43

Materia kwarkowa Wysokie gęstósci wolne kwarki. 44

Materia kwarkowa Potencjały chemiczne energie Fermiego Sumaryczny łądunek: Gęstości: W równowadze skład to tylko kwarki u, d i s, tworzą gaz relatywistyczny 45

Równanie stanu mat. kwarkowa Materia dziwna Małe gęstości: model worka MIT (MIT bag model) Materia kwarkowa jest samozwiązana! 46

47

Równania struktury w OTW Metryka sferycznie symetryczna: W próżni metryka Schwarzschilda czyli zewnętrze gwiazdy. 48

Równania TOV Defniujemy m(r) Równania Einsteina: 49

Warunki brzegowe Metryka na powierzchni zszywa sie z metryką Schwarzschilda 50

Równania TOV Całkowanie m(r) daje masę grawitacyjną. Masa barionowa: Energia wiązania : 51

Baym Pethick 1979 52

53 Baym Pethick 1979

Gwiazdy dziwne - kwarkowe 54

Własności gwiazd neutronowych Masa maksymalna Masa minimalna Gwiazdy kwarkowe (dziwne) nie mają masy minimalnej Rotacja zwiększa masę maksymalną Masa minimalna - młode gorące gwiazdy 55