Page 21 - Fizyka arkusze i zadania
P. 21
Arkusze egzaminacyjne
Zadanie 7.
We wczesnym okresie istnienia Wszechwiata, kiedy by on gorcy i gsty, cz wodoru ulega przemia-
nie w hel, czemu towarzyszya emisja neutrin. Póniej, wraz z rozszerzaniem si i stygniciem Wszech-
wiata, niewielkie fuktuacje gstoci w pierwotnej zupie zoonej z czstek zaczy narasta do obszarów
o gstoci wikszej ni rednia grawitacja wci gaa coraz wicej materii.
Pierwsza zapadaa si ciemna materia, poniewa oddziauje ona jedynie za pomoc grawitacji. Skupiska
ciemnej materii utworzyy zalki galaktyk i gromad galaktyk, które dzi obserwujemy. Neutrina, które s
niezwykle lekkie znajduj si dopiero w pocztkowym etapie zapadania; trwa on miej wicej od miliarda
lat, czyli do krótko w porównaniu z 13 mld dla ciemnej materii. W rzeczywistoci neutrina poruszajce
si praktycznie swobodnie we Wszechwiecie spowolniy zapadanie si ciemnej materii, a efekt ten powi-
nien by moliwy do wykrycia obecnie.
Im cisze s neutrina, tym wikszy jest ich wpyw na zapadanie si materii i w konsekwencji wiksze roz-
mycie wielkoskalowej struktury Wszechwiata. Mierzc rozkad materii we Wszechwiecie mona wic
wyci gn wnioski na temat masy neutrin.
Wyznaczanie mapy rozkadu materii nie jest wcale atwe, poniewa wiksz jej cz stanowi niewidoczna
ciemna materia. Badacze mog jednak obserwowa tzw. kosmiczne mikrofale promieniowania ta, które
jest pozostaoci po Wielkim Wybuchu. Jego rozkad jest nieco znieksztacony, poniewa grawitacja, której
ródem jest wypeniajca przestrze ciemna materia moe zagina bieg promieni. Badanie soczewkowa-
nia grawitacyjnego dla kosmicznego promieniowania ta jest obiecujcym sposobem wyznaczania rozkadu
ciemnej materii we Wszechwiecie.
Dostpna dzi precyzja pomiarów kosmicznego promieniowania ta umoliwia nam dokadne zbadanie
efektów soczewkowania grawitacyjnego i w ten sposób wyznaczanie mapy rozkadu ciemnej materii. Jeeli
okazaoby si, e ciemna materia tworzy struktury o ostrych kraw dziach rozdzielone pustkami, b dzie to
oznacza, e masa neutrin jest bardzo maa.
Sudeep Das, Tristan L. Smith, Sekrety neutrin zapisane na niebie, wiat Nauki, maj 2013
Zadanie 7.1. (01)
Wyjanij, na podstawie przeczytanego tekstu, dlaczego neutrina mona wykorzystywa do badania arkusz 1
Wszechwiata.
Zadanie 7.2. (01)
Wyjanij, na podstawie przeczytanego tekstu, pojcie soczewkowania grawitacyjnego.
115
Zadanie 7.
We wczesnym okresie istnienia Wszechwiata, kiedy by on gorcy i gsty, cz wodoru ulega przemia-
nie w hel, czemu towarzyszya emisja neutrin. Póniej, wraz z rozszerzaniem si i stygniciem Wszech-
wiata, niewielkie fuktuacje gstoci w pierwotnej zupie zoonej z czstek zaczy narasta do obszarów
o gstoci wikszej ni rednia grawitacja wci gaa coraz wicej materii.
Pierwsza zapadaa si ciemna materia, poniewa oddziauje ona jedynie za pomoc grawitacji. Skupiska
ciemnej materii utworzyy zalki galaktyk i gromad galaktyk, które dzi obserwujemy. Neutrina, które s
niezwykle lekkie znajduj si dopiero w pocztkowym etapie zapadania; trwa on miej wicej od miliarda
lat, czyli do krótko w porównaniu z 13 mld dla ciemnej materii. W rzeczywistoci neutrina poruszajce
si praktycznie swobodnie we Wszechwiecie spowolniy zapadanie si ciemnej materii, a efekt ten powi-
nien by moliwy do wykrycia obecnie.
Im cisze s neutrina, tym wikszy jest ich wpyw na zapadanie si materii i w konsekwencji wiksze roz-
mycie wielkoskalowej struktury Wszechwiata. Mierzc rozkad materii we Wszechwiecie mona wic
wyci gn wnioski na temat masy neutrin.
Wyznaczanie mapy rozkadu materii nie jest wcale atwe, poniewa wiksz jej cz stanowi niewidoczna
ciemna materia. Badacze mog jednak obserwowa tzw. kosmiczne mikrofale promieniowania ta, które
jest pozostaoci po Wielkim Wybuchu. Jego rozkad jest nieco znieksztacony, poniewa grawitacja, której
ródem jest wypeniajca przestrze ciemna materia moe zagina bieg promieni. Badanie soczewkowa-
nia grawitacyjnego dla kosmicznego promieniowania ta jest obiecujcym sposobem wyznaczania rozkadu
ciemnej materii we Wszechwiecie.
Dostpna dzi precyzja pomiarów kosmicznego promieniowania ta umoliwia nam dokadne zbadanie
efektów soczewkowania grawitacyjnego i w ten sposób wyznaczanie mapy rozkadu ciemnej materii. Jeeli
okazaoby si, e ciemna materia tworzy struktury o ostrych kraw dziach rozdzielone pustkami, b dzie to
oznacza, e masa neutrin jest bardzo maa.
Sudeep Das, Tristan L. Smith, Sekrety neutrin zapisane na niebie, wiat Nauki, maj 2013
Zadanie 7.1. (01)
Wyjanij, na podstawie przeczytanego tekstu, dlaczego neutrina mona wykorzystywa do badania arkusz 1
Wszechwiata.
Zadanie 7.2. (01)
Wyjanij, na podstawie przeczytanego tekstu, pojcie soczewkowania grawitacyjnego.
115
