Välkommen till Resurscentrums frågelåda!

 

Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen: Anpassad Google-sökning
(tips för sökningen).
Använd diskussionsforum om du vill diskutera något.
Senaste frågorna. Veckans fråga.

5 frågor/svar hittade

Universum-Solen-Planeterna [20330]

Fråga:
Kanske uppfyller jag inte kraven för Er frågelåda, men då min son och jag lär oss via Er sida kanske vi kan anses vara ett kvalificerat par?

Enligt fråga 7254 likställer Ni vakuumenergi med mörk energi. Är det verkligen samma sak?

Eftersom jag inte har lyckats hitta de svar till de frågor vi har, tillåter jag mig att be ödmjukast om hjälp:

Är mörk energidensiteten konstant över Universum? Och i så fall: varifrån tas energin som skapar m.e. när U. utvidgas? Kan man notera förändrade värden för m.e. med avseende på tid? Enligt engelskspråkiga Wiki är den trög/sammanhängande och ovillig till att förflytta sig, på ett ungefär. Men definitionen antyder att den kan dra sig samman. Eller är den självgenererande?

Jag önskar verkligen att vi får hjälp... för vi sitter fast!
/Stefan p, Sundsvall

Svar:
Hej Stefan och son! Vi försöker svara så gott vi kan på alla frågor som är av allmänt intresse och innehåller någon fysik. Ibland är det dock så att det inte finns något svar eller att vi helt enkelt inte vet!

Du syftar nog på fråga 7258 .

Om man tolkar vakuumenergi som mörk energi (eller den kosmologiska konstanten) är man definitivt fel ute. I Dark_energy#Cosmological_constant sägs det:

A major outstanding problem is that most quantum field theories predict a huge cosmological constant from the energy of the quantum vacuum, more than 100 orders of magnitude too large.
Jag har korrigerat formuleringen i svaret till fråga 7258 som kunde missuppfattas. Hundra storleksordningars diskrepans är allvarligt även för de vildaste fysikteorier !

Vad gäller dina övriga frågor så är det helt enkelt så att vi inte vet. Kosmologin har visserligen de senaste decennierna gått från att vara vilda spekulationer till en vetenskap byggd på observationer, men vi har ännu ingen heltäckande och allmänt accepterad teori.

Se även Cosmological_constant_problem#Cosmological_constant_problem
/Peter E

Nyckelord: mörk energi [5]; kosmologi [20];

*

Universum-Solen-Planeterna [19225]

Fråga:
Vad består universum av?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej! Ibland ses i medier uppgifter om antal partiklar per m^3 eller antal partiklar per cm^3 i rymden, dvs långt utanför jordatmosfären. Antalet varierar rätt mycket och jag undrar om det finns något tillförlitligt värde och vilket detta är. Finns även något beräknat/uppmätt värde på antal neutriner per m^3? Även fotoner borde kunna räknas på analogt sätt. Finns mätvärde?
/Thomas Å, Knivsta

Svar:
Densiteten av materia i universum varierar mycket från superhöga densiteter i svarta hål och neutronstjärnor till mycket låga värden utanför galaxhopar. Jag antar emellertid att du frågar om medeldensiteten.

Den klassiska kosmologin med bara normal (baryonisk) materia gav en densitet på 6 väteatomer/m3 om universum var plant (kritisk densitet). Eftersom endast 4.6% av den totala energin (massan) är baryoner (se fråga 18686 ), så sjunker baryondensiteten till c:a 1/4 väteatom/m3. Från förekomsten av lätta nuklider efter Big Bang kan man dra slutsatsen att en försumbar del av den mörka materien är baryoner. Denna måste alltså bestå av något okänt, t.ex. WIMPs ("tunga neutriner").

Nära tiden för Big Bang dominerade strålning över materia (till höger i nedanstående figur där 1/R [skalfaktorn R] är stort). Allteftersom universum expanderar (R blir större) avtar materietätheten som 1/R3. Strålningstätheten avtar emellertid som 1/R4 eftersom man även måste ta hänsyn till att strålningens energi avtar på grund av att våglängden ökar som R. Vid en punkt är alltså densiteten av strålningsenergi och materia lika. Nu (13.75 miljarder år efter Big Bang) är strålningsenergin nästan försumbar.

Antalet fotoner är 3.7*108/m3 *. Detta låter som mycket, men man skall komma ihåg att energin för temperaturstrålning vid 2.7 K är mycket liten (3kT=1.1*10-22 J).

I länk 1 diskuteras den kosmiska densitetsparametern W och hur denna är summan av materian (baryonisk och mörk), relativistiska partiklar (neutriner och fotoner) samt mörk energi.

Vad gäller densiteten av kosmiska neutriner så har man ännu inte detekterat dessa, men teoretiska beräkningar uppskattar att det finns 3.3*108/m3 **. Detta är som synes nästan exakt samma som ovanstående fotondensitet.

Se även länk 2 och Cosmic_neutrino_background . ____________________________________________________________
* http://www.maths.qmul.ac.uk/~jel/ASTM108lecture8.pdf.
** http://lappweb.in2p3.fr/neutrinos/anunivers.html



/Peter E

Nyckelord: kosmologi [20]; kosmisk bakgrundsstrålning [14]; materia [5]; mörk materia [16]; mörk energi [5]; WIMPs [3];

1 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/astro/denpar.html
2 http://map.gsfc.nasa.gov/universe/uni_matter.html

*

Universum-Solen-Planeterna [16795]

Fråga:
Hej jag har läst att ca 73 procent av massan i unviversum består av mörk energi. Kan energi ha massa? Eller är det något annat än energi som kallas för energi? Jag undrar även om när universum expanderar, fylls det även på med olika ämnen? Eller blir det som när du fyller på ett saftglas med vatten så att det blir utspätt? DVS samma mängd ämnen men att de sprids ut över en större yta?
/David E, NTM, Enebyberg

Svar:
Om vi definierar massa som något som ger upphov till gravitationell attraktion så har den mörka energin ingen massa. Tvärtom, så ger ju mörk energi upphov till en repulsion (Einsteins kosmologiska konstant).

Detta är mycket svåra frågor vilket framgår av länk 1 som besvarats av en expert i ämnet. En del frågor är inte heller meningsfulla eftersom uppdelningen (se nedanstående figur från Wikimedia Commons [Dark_energy ] för aktuella siffror) ges av anpassningen av en modell till befintliga data. Uppdelningen är alltså endast meningsfull om modellen är korrekt.

Eftersom begreppet mörk energi är så kopplat till en matematisk modell för universums expansion, är det svårt att föreställa sig exakt vad det är. Nedanstående citat från Dark_energy kan kanske bringa lite klarhet:

In physical cosmology and astronomy, dark energy is a hypothetical form of energy that permeates all of space and tends to accelerate the expansion of the universe. Dark energy is the most accepted hypothesis to explain observations since the 1990s that indicate that the universe is expanding at an accelerating rate. In the standard model of cosmology, dark energy currently accounts for 73% of the total mass–energy of the universe.

Two proposed forms for dark energy are the cosmological constant, a constant energy density filling space homogeneously, and scalar fields such as quintessence or moduli, dynamic quantities whose energy density can vary in time and space. Contributions from scalar fields that are constant in space are usually also included in the cosmological constant. The cosmological constant is physically equivalent to vacuum energy. Scalar fields which do change in space can be difficult to distinguish from a cosmological constant because the change may be extremely slow.

Cosmologists estimate that the acceleration began roughly 5 billion years ago. Before that, it is thought that the expansion was decelerating, due to the attractive influence of dark matter and baryons. The density of dark matter in an expanding universe decreases more quickly than dark energy, and eventually the dark energy dominates. Specifically, when the volume of the universe doubles, the density of dark matter is halved but the density of dark energy is nearly unchanged (it is exactly constant in the case of a cosmological constant).

Se vidare fråga 7258 som även innehåller länkar till mycket mer information i ämnet.



/Peter E

Nyckelord: mörk energi [5]; mörk materia [16]; kosmologi [20];

1 http://curious.astro.cornell.edu/question.php?number=634

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [11568]

Fråga:
Hej! Vad är materia egentligen? Man talar om kondenserad energi, men räcker det? Hur förklaras fenomen som massa och laddning egentligen? Det här är ju frågor som egentligen är svåra och besvara om man verkligen tänker efter. Man kan inte tvivla på att materia finns, -men vad är det?
/Sven J, Per Brahe Gymnasiet, Jönköping

Svar:
Detta är naturligtvis en fundamental och svår fråga som inte enbart har med fysik att göra. Tor Ragnar Gerholm har skrivit en bra artikel i Nationalencyklopedin på uppslagsordet materia . Vi skulle vilja lägga till en del synpunkter.

I vakuum uppträder alltid partiklarna i par (partikel-antipartikel), som ideligen uppstår och förintas. Dessa kallas virtuella partiklar, och har stor betydelse för en rad reella fenomen. Till exempel att ljushastigheten är konstant i vakuum. I materia är partiklarna oparade och kan därför inte förintas. Varför det finns materia är ett av de största olösta problemen inom fysiken. I ett universum med enkla, symmetriska naturlagar borde det helt enkelt inte finnas någon materia. Sök på virtuell i denna databas!

Energin i universum idag är inte dominerad av materia. Mörk energi (som inte är materia) utgör 73 %. Denna deltar inte i universums expansion. I stället inverkar den med en sorts "antigravitation" som accelererar den expanderande materien. "Vanlig" materia utgör bara 4 %, medan mörk materia är 23 % av universum. Vi vet inte vad det senare är för något. Detta enligt data från MAP-satelliten, som publicerades i början av år 2003.

De flesta teoretiska fysiker tror att materiepartiklar får sin massa av Higgsfältet. Sökandet efter Higgspartikeln har högsta prioritet när LHC (Large Hadron Collider) kommer igång år 2007.



/KS

Se även fråga 10039 och fråga 9897

Nyckelord: mörk materia [16]; mörk energi [5]; materia [5];

*

Universum-Solen-Planeterna [7258]

Fråga:
Finns det någon chans att det kommer bli "the big crunch"?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej, jag gör ett arbete om universums uppkomst (dvs big bang), och undrar om det finns flera olika teorier om hur det hela gick till, och om det så skulle vara, kan ni vara så snälla och skicka lite info? Finns det någon chans att det kommer bli "the big crunch"?
/Marika A, Kvarnbergsskolan, Huddinge

Svar:
Det finns data som tyder på att universums expansion accelererar. Därför är det inte många som räknar med någon "big chrunch" längre. Orsaken till accelerationen är troligen att universum nu inte domineras av materia, utan av en egenskap hos vakuum som kallas mörk energi, som enligt Wikipedia är: en hypotetisk form av energi som genomtränger hela rymden och synes öka universums expansionstakt. Mörk energi är numera det gängse sättet att förklara, vad som enligt observationer och experiment tolkats som en accelererande expansion hos universum, det vill säga att rumtiden förefaller att expandera allt fortare och fortare.

Några av de data som ligger bakom införandet av den mörka energin visas i bilden längst ner i svaret. Man kan se att avvikelsen (punkterna för höga värden på rödförskjutningen Z ligger över den heldragna linjen) är ganska måttlig och dessa data är egentligen inte helt övertygande. Det finns nu emellertid ganska övertygande ytterligare stöd för en accelererande expansion, tillräckligt för den normalt konservativa nobelkommittén att ge 2011 års nobelpris i fysik för upptäckten, se List_of_Nobel_laureates_in_Physics och Accelerating_expansion_of_the_cosmos .

Universum tycks nu bestå av:

70 % mörk energi (OBS! detta är inte materia)

26 % exotisk mörk materia (vi vet inte vad det är)

3.5 % osynlig vanlig materia

0.5 % synlig vanlig materia

Det är alltså dessa ynka 0.5 % som astronomerna kan studera.

Det finns delade meningar om vad den mörka energin är för något. Somliga vill tolka den som Einsteins kosmologiska konstant. Andra menar att detta skulle leda till orimliga konsekvenser, och har infört en variant, som kallas Quintescence. Dessa frågor behandlas i ett par artiklar i Scientific American januari, 2001. Det medges att de inte är särkskilt lättlästa för den oinvigde, men det här är inga lätta saker. Men spännande!

Den sammansättning av universum som ges ovan är vad som gäller nu. I en tidigare epok dominerade strålningen, som spelar liten roll idag. Den mörka energin deltar idag inte alls i universums expansion. Det är viktigt, hade den gjort det, hade galaxhopar, galaxer och stjärnor inte kunnat bildats. I modellen med "Einsteins kosmologiska konstant" är den mörka energin verkligen konstant. Den spelade alltså en obetydlig roll i det unga universum. Vad som då blir svårförklarligt, är att vi lever i en epok just när den mörka energin börjar dominera över materien. Detta blir lättförklarligt i "quintescens" modellen. Där deltar den mörka energin i universums expansion ända tills den epok då universum upphör att vara strålningsdominerat.

Bland nyare upptäckter är att det storskaliga rummet i universum är plant, alltså inte krökt. Vidare nämns i artiklarna en modell som på engelska kallas "inflatory universe model". Det kan närmast översättas med "uppblåsningsmodellen av universum". Det innebär att universum i ett mycket tidigt stadium undergick en enorm expansion. Det förklarar mycket som inte går att förklara med den klassiska Big Bang modellen.

Se vidare Dark_Energy , mörk-energi , mörk-materia och (vad gäller universum accelererande expansion) Länk 1. Under länk 2 (Ask an astronomer) finns ett stort antal länkar och frågor/svar om kosmologi.



/KS/lpe

Se även fråga 5937

Nyckelord: kosmologi [20]; mörk materia [16]; big bang [32]; mörk energi [5]; supernova [13]; universums expansion [14];

1 http://www.eso.org/~bleibund/papers/EPN/epn.html
2 http://curious.astro.cornell.edu/cosmology.php

*

Ämnesområde
Sök efter
Grundskolan eller gymnasiet?
Nyckelord: (Enda villkor)
Definition: (Enda villkor)
 
 

Om du inte hittar svaret i databasen eller i

Sök i svenska Wikipedia:

- fråga gärna här.

 

 

Frågelådan innehåller 7180 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2017-09-23 11:27:37.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.