2. De Drie-Kelvinstraling De inertie van de wetenschapDe inertie van de wetenschap WaarnemingenWaarnemingen Planckse straling in uitdijend heelalPlanckse straling in uitdijend heelal Een hete oerknalEen hete oerknal RecombinatieRecombinatie NucleosyntheseNucleosynthese BaryogeneseBaryogenese

De inertie van de wetenschap 1964 Penzias & Wilson Nobelprijs Penzias & Wilson Nobelprijs Dicke & Peebles1965 Dicke & Peebles 1948 Gamov,Hermann, Alpher: K! Voorspelling reststraling1948 Gamov,Hermann, Alpher: K! Voorspelling reststraling 1940 McKellar: 2,3 K! Vibratietemperatuur interstellair CN, CH, CH1940 McKellar: 2,3 K! Vibratietemperatuur interstellair CN, CH, CH

Kosmische Achtergrondstraling Thermisch spectrum T ~ K Per polarisatierichting en gemiddeld over richting en polarisatie. De fout in de waarnemingen is veel kleiner dan de dikte van de (Planck-)kromme! COBEFIRAS

Anisotropie in de temperatuur Temperatuur van de CMB (Cosmic Microwave Background) aan de hemel in kleurcode: 0 K is blauw en 4 K is rood (COBE). Het melkwegvlak loopt horizontaal en het centrum van de figuur is in de richting van het centrum van ons Melkwegstelsel is in de richting van het centrum van ons Melkwegstelsel.

Fluctuaties in de CMB-temperatuur aan de hemel op een schaal tussen 2,724 K (blauw) en K (rood) met COBE schaal tussen 2,724 K (blauw) en K (rood) met COBE. Dipoolanisotropie:  T   0,00335 K

Temperatuurfluctuaties na aftrekken van de dipoolcomponent: van blauw naar rood  T = 0, K De rode band is straling van ons Melkwegstelsel.

COBESatelliet 53 GHz, 5.7 mm

Blauw: 1.25  ; groen: 2.2  ; rood: 3.5  DIRBE: melkwegstelsel in galactische coördinaten

Babyfoto van het heelal!!!! Na aftrek van dipoolcomponent en galactische straling van stof (termisch), heet gas (vrij-vrij), kosmische straling in magneetveld (synchrotron).

Boomerang1998 Mt. Erebus Antarctica

Boomerang

WMAP 2003

Planckse straling in uitdijend heelal DopplerHubblelichtsnelheid

Afkoeling van straling in een uitdijend heelal Een hete oerknal! roodverschuiving (T o = K)

Recombinatie Waarvandaan komt de CMB? En van hoe lang geleden? Van het oppervlak van laatste verstrooiing En van het `tijdstip van recombinatie van H t ~ enkele jaren na de oerknal! T ~ 3000 K, 1+z ~ 1000, R/R o ~ 0,001

Hoekverdeling van de temperatuurs-fluctuaties Plaats van de eerste piek bij 1 0 : vlak heelal Relatieve hoogte van piek bij : baryon/non-baryon

BOOMERANG (B98) COBE-DMR LSS: Large-scale structure

Nucleosynthese I neutronen en protonen met elkaar in evenwicht n/p vriest in omdat e+/e- annihileren

Nucleosynthese II Beneden kombineren neutronen en protonen, eerst tot Deuterium en en protonen, eerst tot Deuterium en vervolgens tot Helium (~ 25 %): De ouderdom van het heelal is dan 4 minuten!

Baryogenese Boven zijn de quarks een gas van vrije deeltjes en vormen een quark-gluonplasma (de zes quarks, elk in drie kleuren, de drie neutrino’s, de drie elektrisch geladen leptonen, elk van deze deeltjes met hun antideeltje, de gluonen, de vectorbosonen en de fotons, en al deze deeltjes in thermisch evenwicht met elkaar bij een temperatuur T) Daarbeneden kombineren quarks en antiquarks tot gewone materie (baryonen): p (=uud) en n (=udd). Het heelal is dan enkele microseconden oud.

Quark Gluon Plasma CERN-SPS `Little Bang’ 3 GeV/fm 3 kT ~ 240 MeV

Expansieparameter R(t) “Straal” van het heelal ontkoppeling 1+z verste quasar nu 3 x 10 9 n/p vast, helium T(K) ,726

WMAP 2003