plaatje - SVAT Astatine - Universiteit Twente

More documents

Recommendations

Info

Kosmische inflatie Het heelal van nu verklaren in 10 -35 seconde? Hoe begon het allemaa, met Adam en Eva of de oerknal? De laatste van die twee wordt door de wetenschappelijke wereld aanvaard en gebruikt. De theorie rond de oerknal beschrijft een heleboel, maar er zitten nog een hoop gaten in, die op dit moment nog niet verklaard kunnen worden. Om er achter te komen hoe het universum zoals wij dat kennen ontstaan is, is een hoop theorieën bedacht. Eén van die theorieën is kosmische inflatie, waarbij het heelal in de eerste 10-35 seconde van de maat van een proton naar de grootte van de zon groeide. Om een duidelijk beeld te krijgen van het hele <strong>plaatje</strong> rondom kosmische inflatie zal er in worden gegaan op het moment vanaf de oerknal tot nu, waarbij ook verschillende theorieën van verschillende wetenschappers langs zullen komen. Van de oerknal tot nu Uit waarnemingen van wetenschappers van het begin van de vorige eeuw bleek dat sterrenstelsels van elkaar af bewegen, ofwel sterrenstelsels lagen in het jonge universum dichter bij elkaar. De Belg Georges Lemaître was de eerste die suggesteerde dat alles uit één punt afkomstig was, waar tijd en ruimte nog niet gedefinieerd waren. Ongeveer 13,7 miljard jaar geleden moet dat punt er zijn geweest. Vanaf toen ging het heel snel. Het punt, waarin een verschrikkelijk hoge druk, temperatuur en dichtheid heerste, begon te expanderen. 10-37 seconde later was er sprake van kosmische inflatie, waarbij het heelal exponentieel groeide. Na de inflatie (die ongeveer 10-35 seconde lang duurde) ontstond (waarschijnlijk) een combinatie van quark-gluonplasma en andere elementaire deeltjes. 10-11 seconde na de oerknal is een staat bereikt waar de deeltjesfysica mee aan de slag kan, vanaf dit punt zijn er dus ook onderzoeken die de theorie bevestigen. Een paar minuten na de oerknal ontstaan de eerste atoomkernen van waterstof, deuterium en helium. Ongeveer 379.000 jaar later ontstonden de eerste atomen. Doordat er op sommige plaatsen een hogere dichtheid was aan atomen werd er door middel van gravitatiekracht nog meer materiaal aangetrokken, waardoor onder andere planeten en melkwegstelsels konden ontstaan. Om met de oerknal het ontstaan van het universum te kunnen beschrijven, is ervan uitgegaan dat de natuurwetten zoals wij die kennen kloppen. Dit lijkt een heel logische stap, maar het is onmogelijk te concluderen dat ook voor de oerknal de 12 Thijs Frieshoff wetten al golden, aangezien er geen idee is van hoe alles er voor die tijd uit zag. Tot nu toe zijn er in het geval van inflatie nog geen aanpassingen gedaan op de natuurwetten, wel zal blijken dat er misschien nog delen missen, omdat er effecten zijn die nu nog niet verklaarbaar zijn. Daarnaast is het universum wanneer je op grote schaal kijkt, homogeen. De oerknal biedt hier geen oplossing voor. Kosmische inflatie wel. Figuur 1: Een foto van een deel van het heelal hoe het er ongeveer 600 miljoen na de oerknal uit moet hebben gezien, gemaakt door de ruimtetelescoop Hubble. De verklaring voor kosmische inflatie Zoals al gezegd, kosmische inflatie is het exponentieel groeien van het heelal vlak na de oerknal. Wat exacter: in 10-35 seconde werd het universum tussen de 1030 en 10100 keer zo groot. Allereerst werd dit verklaard door middel van het Higgsdeeltje. Dat was een deeltje dat gebruikt werd om het standaardmodel van de deeltjesfysica kloppend te maken. Na verschillende onderzoeken met tegenstrijdige resultaten werd er van de theorie over het Higgsdeeltje afgestapt. Daarmee verdween ook de verklaring voor de kosmische inflatie. Omdat de inflatie wel een goede verklaring bleef voor het ontstaan van het universum, moest er een andere verklaring voor inflatie worden bedacht. Dit werd het inflatonveld. Dit is een veld dat zich niet op de energetisch laagste waarde bevond, hoewel dat wel verwacht
was, gezien de dalende temperatuur vanaf de oerknal. Het valse vacuüm dat aanwezig was, was de veroorzaker van negatieve druk. Einstein heeft aangetoond dat zwaartekracht naast van massa, ook van druk afhankelijk is. Als de druk negatief is, telt deze ook negatief mee voor de zwaartekracht, waarbij er dus een negatieve zwaartekracht ontstaat, die alles van zich afstoot. Dat leidt volgens de relativiteitstheorie tot een zwaartekracht met omgekeerd effect. Daardoor kon het heelal met een gigantische snelheid uitzetten. Dat dit gebeurde, zorgde voor een aantal effecten die verklarend zijn het ontstaan van het universum. De gevolgen van kosmische inflatie Entropie stijgt altijd. Ondanks dat bevindt het universum zich in een toestand van lage entropie ten opzichte van het maximum. Logischer zou zijn dat het universum zich in een hogere entropietoestand zou bevinden, aangezien de entropie al stijgt sinds de oerknal. Echter door het explosief toenemen van het heelal tijdens de inflatie steeg de maximale entropie enorm maar bleef de entropie zelf ongeveer gelijk. Daarmee is het entropieprobleem verklaard. De oorspronkelijke theorie over de oerknal heeft nog een probleem. Als het universum op een grote schaal bekeken wordt, is het opvallend egaal. Logisch zou zijn dat verschillende sterrenstelsels die van elkaar af bewegen en dus nooit in contact met elkaar kunnen hebben gestaan, niet dezelfde eigenschappen zouden hebben. Echter blijkt dat verschillen in temperatuur en dichtheid nihil zijn. Kosmische inflatie biedt opnieuw een oplossing. Doordat het universum heel erg klein was voor de inflatie, hebben alle delen met elkaar in verbinding gestaan en contact gehad. Daar heeft zelfs een thermisch evenwicht kunnen ontstaan, waardoor het universum de uniformiteit kreeg zoals dat nu is. Of toch niet helemaal? Het bleek dat de theorie van de inflatie te ver ging. Door inflatie zou het universum zo egaal gevuld worden met materie, dat er niets samen kon klonteren tot sterrenstelsels en planeten. Daartoe werd er kwantumfluctuatie betrokken bij het ontstaan van het universum. Kwantumfluctuatie is een fenomeen waar er uitgegaan wordt van een bepaalde energie die Figuur 2: Een stralingsfoto van het heelal, zoals het er vlak na de inflatie uit moet hebben gezien in een vacuüm aanwezig is. Doordat die energie een heel klein beetje fluctueert, kunnen er kleine deeltjes en antideeltjes zomaar verschijnen en verdwijnen. Dit zorgt voor onregelmatigheden in het jonge universum en daarmee verklaart het de samenklontering van deeltjes tot grotere delen. Opnieuw lost de inflatie een probleem op. Waar er dankzij deze theorie ook een oplossing op gevonden is, is het monopoolprobleem. Als de natuurkundige wetten worden toegepast op het ontstaan van het universum, zouden er rond de 10 11 magnetische monopolen ontstaan. Deze monopolen zijn nog nooit waargenomen, wat een vervelend gegeven was voor de theorie over monopolen. Kosmische inflatie verklaart dit op een zelfde wijze als met de uniformiteit. Doordat het universum heel klein was voor de inflatie, heeft er een thermisch evenwicht kunnen ontstaan, wat het ontstaan van de monopolen tegenhield. Daardoor zouden er geen tot heel weinig ontstaan zijn, zodat het opeens totaal niet vreemd meer is dat er nog nooit een is waargenomen. Kosmische inflatie heilig? Ondanks dat kosmische inflatie zoveel oplost, kunnen er vraagtekens geplaatst worden bij het ontstaan van een dergelijke theorie. Een voorbeeld daarvan is het introduceren van kwantumfluctuaties omdat de eerdere theorie van de inflatie anders niet kloppend was. Is het wel de juiste stap om telkens als er problemen ontstaan nieuwe delen aan de bestaande theorie toe te passen, of moet er gekeken worden naar een aanpassing in de bestaande wetten? Zo zijn er al wetenschappers die bij de gravitatiewet van Newton een kleine factor toevoegen die het bestaan van donkere materie moet ontkrachten. Verrassend genoeg blijkt deze constante ongeveer gelijk te zijn aan het product van de Hubbleconstante en de lichtsnelheid. In het geval van de kosmische inflatie lijkt het aanpassen van de bestaande theorieën niet nodig. Kwantumflucuaties zijn immers gewoon waar te nemen. Waar nog wel een groot gat zit in de inflatietheorie, is de oorzaak van de inflatie zelf. Toen het Higgsdeeltje door wetenschappers niet meer erkend werd, moest er plotseling een andere verklaring worden gezocht voor inflatie. Dit gebeurde in de vorm van het inflatonveld. Ondanks dat dit een mooie verklaring lijkt, is het te vergelijken met de theorie dat door puur toeval ons heelal ontstaan is. Puur door toeval ontstond er een veld met negatieve druk en daardoor kon inflatie plaatsvinden. Al met al is inflatie dus een heel mooie theorie, maar het is zeker nog niet sluitend en er zal nog flink aan geschaafd moeten worden voordat het waterdicht is en het algemeen aanvaard zal worden als de manier waarop het universum ontstaan is. Kosmische inflatie is dus zeker niet heilig. Totdat alle gaten in de hedendaagse theorieën gevuld kunnen worden zal er leven blijven in de volgende uitspraak: “Eerst was er niets, en toen ontplofte het ook nog.” 13
Page 1: ATtentie Periodiek der S.V.A.T. Ast
Page 4 and 5: Van de voorzitter Een woord vooraf
Page 6 and 7: WiTricity - Wireless Electricity Dr
Page 8 and 9: Een betere methode is echter om rad
Page 10: Gala - twee perspectieven De date O
Page 13: Column Terugkoppeling Veel dingen,
Page 17 and 18: Soorten helofytenfilters Het groots
Page 19: M-Theorie De snaartheorie gaat erva
Page 22 and 23: {titel} AT-vrouw vs. AT-man {subtit
Page 24 and 25: {titel} Choco Sinterkerstdiner {sub
Page 26 and 27: Studeren, {titel} AT & Internet Een
Page 28 and 29: {titel} DIES {subtitel} Astatine dr
Page 30 and 31: {titel} Metaalmoeheid {subtitel} Ee
Page 32 and 33: {titel} Verjaardagen {subtitel} Van
Page 34 and 35: {titel} Colofon {subtitel} Wie make
Page 36: More energy. Fewer emissions. It ta

plaatje - SVAT Astatine - Universiteit Twente

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?