Voorbij Tijd en Ruimte - Universiteit van Amsterdam
Voorbij Tijd en Ruimte - Universiteit van Amsterdam
Voorbij Tijd en Ruimte - Universiteit van Amsterdam
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
<strong>Voorbij</strong> <strong>Tijd</strong> <strong>en</strong> <strong>Ruimte</strong><br />
Kosmologie volg<strong>en</strong>s de snaartheorie [deel II]<br />
Jan Pieter <strong>van</strong> der Schaar<br />
<strong>Universiteit</strong> <strong>van</strong> <strong>Amsterdam</strong><br />
Sci<strong>en</strong>ce café Nijmeg<strong>en</strong>, 6 oktober 2009
Snaartheorie <strong>en</strong> ons heelal<br />
10d snaartheorie<br />
Breed theoretisch kader dat e<strong>en</strong> consist<strong>en</strong>te <strong>en</strong><br />
geunificeerde beschrijving <strong>van</strong> quantum gravitatie,<br />
materie <strong>en</strong> overige kracht<strong>en</strong> mogelijk maakt<br />
4d heelal<br />
Deeltjesfysica<br />
Kosmologie<br />
Donkere materie<br />
6d compacte ruimte:<br />
Calabi-Yau<br />
(verre <strong>van</strong> uniek)
Plan<br />
‣ Status kosmologie<br />
‣ Kosmologische inflatie<br />
‣ Speculaties <strong>en</strong> conclusies
Alvast e<strong>en</strong> disclaimer...
Kosmologie<br />
Oorsprong, evolutie <strong>en</strong> toekomst <strong>van</strong> heelal als geheel<br />
Hoe groter de afstand, des te<br />
langer geled<strong>en</strong> <strong>en</strong> des te<br />
hoger de <strong>en</strong>ergie-dichtheid<br />
E<strong>en</strong> (hete) oerknal!<br />
Einstein’s Algem<strong>en</strong>e Relativiteitstheorie: ruimte-tijd heeft e<strong>en</strong> eig<strong>en</strong><br />
dynamiek, de tijd e<strong>en</strong> begin, het heelal e<strong>en</strong> eig<strong>en</strong> geschied<strong>en</strong>is
Afstand, tijd <strong>en</strong> Copernicus<br />
~ 8 lichtminut<strong>en</strong><br />
~ 10 11 meter<br />
Andromeda ~ 2 miljo<strong>en</strong> lichtjaar<br />
(Super)clusters <strong>van</strong> sterr<strong>en</strong>stelsels ~ 10 24 meter<br />
> 10 25 meter: homoge<strong>en</strong> <strong>en</strong> isotroop heelal<br />
~ lichtjar<strong>en</strong><br />
~ 10 16 meter<br />
~ 100.000 lichtjaar<br />
~ 10 21 meter<br />
Kosmische achtergrondstraling (CMB)<br />
Nagloed hete oerknal~ 380.000 jaar ABB<br />
T=2,725 Kelvin : 0,001 % uniform
CMB <strong>en</strong> CSI<br />
Kritische dichtheid: ~ 10 waterstof<br />
atom<strong>en</strong> per kubieke meter
Oorsprong structuur
13,7 miljard jaar<br />
Precisie kosmologie<br />
Supernova’s<br />
Grote-schaal structuur<br />
Rotatie-curves<br />
Gravitatie l<strong>en</strong>z<strong>en</strong>
Typische schal<strong>en</strong><br />
‣ Energie ~10 16 GeV<br />
‣ Grootte ∼10 -30 m<br />
‣ Duur ~10 -36 s<br />
‣ Expansie factor ~10 30<br />
Kosmologische inflatie<br />
Oerfase <strong>van</strong> expon<strong>en</strong>tieel snelle expansie <strong>van</strong><br />
het heelal veroorzaakt door het “inflaton” veld<br />
Inflatie eindigt wanneer het inflaton vervalt in de<br />
deeltjes waaruit ons heelal is opgebouwd
Waarom inflatie?<br />
Verklaart <strong>en</strong>kele merkwaardige eig<strong>en</strong>schapp<strong>en</strong>:<br />
- De expansie<br />
- Isotroop <strong>en</strong> homoge<strong>en</strong> heelal<br />
- Platte geometrie<br />
- Ge<strong>en</strong> exotische deeltjes<br />
CMB<br />
2.725 Kelvin<br />
Magnetic monopoles<br />
~ 2 degrees
Hoe?<br />
Inflatie verklaart de “knal” <strong>van</strong> de oerknal <strong>en</strong> expandeert het<br />
heelal, <strong>van</strong> e<strong>en</strong> kleine geme<strong>en</strong>schappelijke oorsprong, tot ver<br />
voorbij de gr<strong>en</strong>z<strong>en</strong> <strong>van</strong> wat zichtbaar is<br />
10 -30 m<br />
10 26 m<br />
Slagroom op de taart: verklaring oorsprong structuur
Meer voorspelling<strong>en</strong><br />
Kleine quantum fluctuaties gedur<strong>en</strong>de inflatie groei<strong>en</strong> uit tot de<br />
macroscopische dichtheids- <strong>en</strong> temperatuurvariaties in de CMB, die<br />
uiteindelijk verantwoordelijk zijn voor de grote-schaal structuur<br />
Gaussian<br />
‣ Bijna schaal-invariant: ns<br />
‣ Gravitatie-golv<strong>en</strong>: r<br />
‣ Gaussisch verdeeld: fNL<br />
De <strong>en</strong>ergieschaal E inf <strong>van</strong> inflatie
Kosmologie als hoge-<strong>en</strong>ergie lab<br />
Kosmologie<br />
(WMAP, SDSS, PLANCK)<br />
LSS<br />
CMB<br />
Versnellers<br />
(LHC, Fermilab)<br />
Extreme astronomie<br />
(AUGER, LOFAR)
Toetsste<strong>en</strong> voor snaartheorie<br />
‣ Gevoeligheid voor de begintoestand<br />
‣ Snaartheoretische modell<strong>en</strong> <strong>van</strong> inflatie<br />
‣ Correcties t<strong>en</strong> gevolge <strong>van</strong> snaartheorie<br />
Inflatie als de ultieme microscoop<br />
Niet-Gaussische statistiek<br />
fNL=0 fNL=3000<br />
Huidige limiet: |fNL|
Inflatie <strong>en</strong> het multiversum<br />
E<strong>en</strong> manier om alle mogelijke universa in<br />
snaartheorie te realiser<strong>en</strong>, <strong>en</strong> zo e<strong>en</strong><br />
verklaring te bied<strong>en</strong> voor de extreem<br />
bijzondere eig<strong>en</strong>schapp<strong>en</strong> <strong>van</strong> ons heelal<br />
Eeuwige inflatie: slechts in bepaalde gebied<strong>en</strong><br />
wordt inflatie beeindigt, zoals in e<strong>en</strong> heelal als het<br />
onze, maar op de allergrootste schal<strong>en</strong> duurt<br />
inflatie voort, voortdur<strong>en</strong>d nieuwe “heelall<strong>en</strong>”<br />
producer<strong>en</strong>d waar inflatie is beeindigt
Kosmologische constante<br />
Door theoretisch<br />
natuurkundig<strong>en</strong> geschatte<br />
bijdrage vacuum <strong>en</strong>ergie...<br />
10 91 gram/cm 3<br />
...oops!
Sam<strong>en</strong>gevat<br />
‣ Kosmologie is e<strong>en</strong> belangrijke toetsste<strong>en</strong> voor<br />
snaartheorie, maar nog in ontwikkeling<br />
‣ Inflatie kan wellicht word<strong>en</strong> gebruikt als de ultieme<br />
microscoop<br />
‣ Toekomstige waarneming<strong>en</strong> gaan in staat zijn veel<br />
modell<strong>en</strong> <strong>van</strong> inflatie uit te sluit<strong>en</strong><br />
‣ Combinatie snaartheorie, kosmologie <strong>en</strong> inflatie geeft<br />
aanleiding tot interessante mogelijkhed<strong>en</strong>/speculaties<br />
Gelanceerd<br />
op 15 mei<br />
2009
Hubble space telescope
Change language