Marianne Korner

Programm

Entdeckung

Eigenschaften

Vermessung durch Satelliten

CMB = Cosmic Microwave Background

Mikrowellen: cm m Bereich

1) Entdeckung

Arno Penzias und Robert Wilson

Radioastronomen

1964 / 65 Entdeckung

1978 Nobelpreis

Untersuchung über Radiowellen aus der Ebene der Milchstraße

mögliche Ursachen für Rauschen

Messung bei = 7,35 cm

beträchtliches Rauschen, unabhängig von Tageszeit Jahreszeit Galaxie Richtung

Intensität des Rauschens+

Wellenlänge des Rauschens

Äquivalenttemperatur2,5 K < T < 4,5 K

Woher?

Alle Körper mit einer Temperatur, die ungleich 0 K ist, erzeugen wegen der thermischen Bewegung der Elektronen ein Radiorauschen.

frühere Ansätze aus der Kosmologie Friedmann (1922) Lemaître (1927) Gamow (1946) Alpher, Herman (1949) Hayashi (1950) Seldowitsch (1964) Hoyle, Taler (1964) Peebles, Dicke, Wilkinson (1964) Penzias, Wilson (1964)

Quelle: Weinberg (1977)

Penzias (re) undWilson (li) vorRadioteleskop inHolmdel, New Jersey

Quelle: Weinberg (1977)

Das Holmdel Teleskop in den Bell Telephone Laboratories von innen. Penzias kniend, dahinter Wilson

Quelle: Weinberg (1977); Radioantenne in Princeton: Wilkinson (re), Roll (verdeckt)

2) Entstehung und EigenschaftenUniversum ist undurchsichtig: mittl. freie Zeit für Photon << charakteristische

Expansionszeit im Universum Universum im Gleichgewichtszustand zwischen

Materie und Strahlung Universum hat „begrenzte Erinnerung an

Anfangszeit“ CMB liefert erst Infos ab Strahlungs-Materie-

Entkopplung (380 000 a, T = 4000 K)

Universum im thermischen Gleichgewicht Schwarzer Körper, emittiert charakteristische Strahlung(Black Body Radiation)

Max Planck, Dezember 1900Nobelpreis 1918

Quelle: http//kva.se

Quelle: Bergmann Schäfer

erdgebundene Messungen

hohe Berge Ballons

Schwierigkeiten Charakteristik der Black Body Radiation

kann nicht gezeigt werden dh. schwierig zu entscheiden, ob

Strahlung aus Big-Bang-Szenario kommt

nur bestimmte Richtungen möglich

Satellitenmessungen

COBE (Cosmic Background Explorer): 1989

WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe): 2001

COBE maß perfektes Spektrum eines Schwarzen Strahlers bei T = 2,735 K

Quelle: http//kva.se

CMB bestes Black Body Spektrum, wenn man Dipolanisotropie durch Sonnenbewegung herausrechnet

heute: Präzisionsmessungen Kosmologie wird zur exakten Wissenschaft

absolute Temperatur des CMB ist einer der am bestem bekannten Parameter im Universum

1974 startet die NASA das COBE Projekt, Leiter: John Matter

George Smoot: intrumentelle Ausstattung zur derAnisotropien

1986: Space Shuttle Katastrophe

1989, 18. November: Start

2006 Nobelpreis an Matter & Smoot

Anisotropien im CMB

Größenordnung

T / T 10-2 10-4 ... in 70er-Jahren

T / T 10-5 ... 80er-Jahre, unter Berücksichtigung der Dunklen Materie

große experimentelle Herausforderung John Matter, George Smoot (NASA) Nobelpreis 2006

Anknüpfungen für die Schule

Themenbereich „Mensch und Natur“ spricht viele SchülerInnen an

Kompetenzmodell:

H2: Untersuchen, Bearbeiten, Interpretieren

Anforderungsniveau III (?) kontextorientiert: zB Anknüpfung an

aktuelles Ereignis

Quellen:

Weinberg, Steven (1977), The first three Minutes, Basic Book Inc., New York

Seite der Königlichen Schwedischen Akademie der Wissenschaftenhttp://kva.se/en/pressroom/press-releases-2008-2001/The-Nobel-Prize-in-Physics-2006/, 29. 11. 2010

Müller-Krumbhaar H., Wagner H-F: (Hrsg) (2000), ...und er würfelt doch, Wiley-VCH Verlag, Berlin

Bergmann, Schäfer, (1997), Lehrbuch der Experimentalphysik, Bd 8, Sterne und Weltraum, de Gruyter, Berlin

http://www.focus.de/wissen/wissenschaft/physik-nobelpreis_aid_116707.html, 30. 11. 2010

http://lindau.nature.com/wblogs/blog/lindaunobel/physik/2010-06-29/wilson-cmb,30. 11. 2010