SEMINARSKI RADNEUTRINI, KOZMIKA POZADINANeutrini1.1.1 Barionska frakcija (udjel)Koliina vodika u Svemiru danas, bilo u zvijezdama i galaksijama, ili u uarenomplinu izmeu galaksija, naziva se barionskom frakcijom. Trenutna mjerenja ukazuju dabarionskafrakcijaini oko3ukupnevrijednosti !koliine, closurevalue" Svemira!kritinagusto#a". $risjetitesedajevrijednost !koliina" potrebnazamno%tvolaki&elemenata '( ukupne vrijednosti !koliine".$rijevod sa slike)Barionska frakcijaOko 1 do 5% od ukupne materije Svemira je sainjena od barionaPreostali dio je neka ne-barionska forma (oblik) materije*ezultat toga je da se gusto#a mase u Svemiru ini znatno niom u odnosu naukupnu vrijednost !closure value", tj. mi ivimo u otvorenom Svemiru. +pak, inflacijskimodel demantira da ivimo u Svemiru ija gusto#a je upravo kritine vrijednosti, ,megajednako '. To moe biti tono jedino ukoliko oko -( mase Svemira nisu barioni.1.1.2 Neutrini$ostojedvijevrsteleptona, elektroni ineutrini. .eutrinojeudnaestica, nijeotkrivena direktno, ve# se uslijed raspadanja drugi& elemenata za %to je zasluan/olfgang$auli '-3(. .eutrinonemanaboj i imaveomamalumasu. +nterakcijasadrugim elementina dogaa se iskljuivo putem slabe sile !tj. imun je na djelovanje jake ielektromagnetske sile". Slaba sila je toliko slaba da neutrino moe pro#i kroz nekolikoplaneta poput 0emlje sa samo 1(21( vjerojatnosti interakcije sa atomom, tj. oni su jakotransparentni !propusni" s obzirom na materiju.1.1. Ko!"i#ko $o!adinsko !ra#enje3edno od najznaajniji& kozmolo%ki& otkri#a je detekcija kozmikog pozadinskogzraenja. ,tkri#e Svemira koji se %iri odstrane 4ubble5a je bilo kritino za na%erazumijevanje postanka Svemira, poznatog kao 6ig 6ang. 7eutim, dinamian Svemirmogu#e je objasniti i teorijom ravnotee !Stead8 state t&eor8".Teorija ravnotee izbjegava ideju Stvaranja pretpostavljaju#i da se Svemir uvijek%irio. Kakobitoznailodajegusto#aSvemirapostajalasvemanjaimanjakakosugodine prolazile !promatranja galaksija kau nam da ovo nije sluaj", teorija ravnoteeza&tjeva stvaranje nove mase kako bi se gusto#a odrala konstantnom.$rijevod sa slike)Svemir iji volumen se iri s vremenom! smanjuje vlastitu "usto#u$eorija ravnote%e tvrdi da je nova materija formirana i da je ona potiskivala "alaksije dalje jednuod dru"e odr%avaju#i pri tome "usto#u Svemira konstantnomStvaranje nove tvari bi naru%avalo princip ouvanja materije, ali koliina koja bibila potrebna iznosila bi samo jedan atom po kubnom metru svaki& '(( godina kako bi sepostigla brzina ekspanzije koja je zadana 4ubble5ovom konstantom.,tkri#e kozmikog pozadinskog zraenja !kozmike mikrovalne pozadine 976 :cosmicmicro;avebackground"jepotvrdiloeksplozivnunaravpostankaSvemira. .asvakuesticumaterijeuSvemirudolazi'(milijardi fotona.Tojebarionskibrojkojiodraava asimetriju izmeu materije i anti5materije u ranom Svemiru. $romatraju#i %iromSvemira oito je da postoji znaajna koliina materije. $rema tome, postoji jo% i mnogo,mnogo vi%e fotona iz doba poetne ani&ilacije materije i antimaterije.li ti fotoni inesamo maleni dio u ukupnom broju fotona u Svemiru. li, od tada, su bivaliraspr%eni u interakcijama sa drugi esticama tijekom ere radijacije !zraenja". Tijekomrekombinacije, ovi fotoni kozmike pozadine su izbjegli interakciju sa materijom i zbogtoga su mogli putovati slobodno kroz Svemir.Kako se Svemir nastavljao %iriti tijekom '1 milijardi godina, i fotoni kozmikepozadinesusetakoer?%irili@, odnosnonji&ovavalnaduinasepove#avala. +zvornaenergija gama5zraka od tada se o&ladila na mikrovalne duine.0bog toga, mikrovalnozraenje koje danas vidimo je zapravo ?e&o !odjek"@ 6ig 6ang5a.,tkri#e kozmike mikrovalne pozadine !976" uranim'-A(5ima je snanapotvrda teorije 6ig 6ang5a. Sve od vremena rekombinacije, fotoni kozmike pozadine subili slobodni i nesmetano putovati bez interakcija sa materijom. 0bog toga, mi oekujemoda nji&ova distribucija energije bude u skladu sa krivuljom idealnog crnog tijela. 9rnotijeloimaoekivanukrivuljuiztermalne distribucijefotona, uovomsluajuizeretermalizacije koja je pret&odila rekombinaciji. Banas, na temelju promatranja Svemira, mi imamo pouzdanu mapu 976energijske krivulje. li, detaljan prikaz brzine kruenja Ealaksije kao funkcije njenog radijusaotkriva distribuciju mase unutar galaksije. .ajjednostavniji nain rotacije je rotacija kojuizvodi kolo koje se okre#e.*otacija koja je uskladusa Kepler5ovimtre#imzakonom je prikazana na slici iima oblik diferencijalnerotacije, takvu vrstu rotacijeimajuplaneti. 7oemo uoitida brzina kruenja opada kakose udaljavamo od sredi%tagalaksije. ,vo nazivamoKeplerovom rotacijskomkrivuljom!Keplerian rotationcurve".Ba bi odredili rotacijskukrivulju galaksije, ne koristimose zvijezdama zbog nji&ovogmogu#eg ga%enja !slabljenja".Gmjesto toga, koristimo C' cmvelike mape neutralnog vodika.Kada to uradimo, dolazimo dorezultata koji nam opisujurotacijsku krivulju galaksija ividimo da ona ostaje ravna svedo veliki& udaljenosti, umjestoda opada kao %to je to prikazano na slici povi%e. ,vo znai da se masa galaksije pove#avakako se pove#ava udaljenost od njezinog sredi%ta.+znenauju#e je to %to ustvari postoji veoma malo vidljive materije iza udaljenostiodsredi%ta nakojoj Sunceobilazi centar galaksije. $rema tome, rotacijskakrivuljaEalaksijeukazujenaznaajnovelikumasu, ali iztogsmjeranamnedopirenikakvosvijetlo. Brugim rijeima, prostor na%e Ealaksije je ispunjen misterioznom tamnom tvarinepoznatog sastava i tipa.1.3 Strukture velikih razmjera1..1 +orijeklo strukturaKako se kre#emo naprijed u vremenu od postanka Svemira prolazimo kroz eruinflacije, bariogeneze, nukleosinteze i radijacijskograzdvajanja. Kulminacija nastajeformiranjem struktura materije, distribucijom galaksija u Svemiru.Tijekom ere radijacije rast struktura je suzbijen uslijed bliski& interakcija fotona imaterije. 7aterijanijebilaslobodnareagirati navlastitugravitaciju, i zbogtoganijedolazilo do pove#anja gusto#e tijekom tog perioda.$ove#anje gusto#e u vrijeme rekombinacije !ima svoj izvor u kvantnimfluktuacijama koje su se pro%irile u objekte veliine galaksija tijekom ere inflacije" imadva mogu#a smjera kojima se moglo odvijati. 7oe rasti ili se disperzirati.?Ifekti pritiska@kojemjestaporastagusto#edoivljavajusuposljedica%irenjaSvemira. Sam prostor izmeu estica se %iri. $reme tome estice se udaljavaju jedna oddruge. 3edino ukoliko postoji dovoljno mase tako da gravitacijska sila moe nadvladati%irenje dolazi do kolapsa pove#anja gusto#e i rasta.Strukturesusemogleformirati nadvanaina) ili suseprvoformiralevelikestruktureklasteragalaksija, kojesusekasnijefragmentiraleuzasebnegalaksije!top5do;nscenarij",ilisuseprvoformirale patuljaste galaksije, azatim se spojile tetakoformirale velike galaksije i klastere galaksija !bottom5up scenarij".Top5do;n scenarij)6ottom5up scenarij)1..2 ,ru-a ta"na t*ar *s. .ladna ta"na t*arSvaki scenarij formiranja struktura ima svoje pretpostavke prema kojimadobivamo dana%nji izgled Svemira. ,ba scenarija za&tjevaju poseban oblik tamnematerije, poseban tip estice koji ini -( Svemira koji je neviljiv na%im instrumentima.Bva ova tipa tamne materije nazivamo