Finn Rasmussen finse.dk/ursuppen.pdf

Transkript

1 Finn Rasmussen finse.dk/ursuppen.pdf Abstract Ursuppe en ny teori om universet The primeval, infinite soup was a universe of fields with high energy density. The soup contained neutrinos and quarks. Quarks are eddies in the primeval soup. The perfect quarks had the same density as the primeval soup. The quarks formed neutrons and antineutrons, and the characteristics of these particles explain the separation of matter and antimatter. Particles are only influenced by the soup they get into touch with, and this contact explains nuclear forces, electric forces and gravity. Neutrons accumulated in balls of neutronium, that later became galaxy nucleons. Near the balls, where the energy density of the soup was high, many neutrons and antineutrons annihilated and created fireballs of plasma and energetic neutrinos. The formation of fireballs stopped where the balls were sparse. The pressure of the neutrinos on the neutrons explains the short acceleration of the universe and the following expansion. The gravitation field between the particles is a remain of the primeval soup. Electrons are bound to atoms by merging with the the positive field around the nucleus. The velocity of light in the soup is constant c. Consequently the special theory of relativity is rejected. Kinetic energy of a particle is due to some soup that follows the particle. The formation of spiral galaxies can be explained by magnetic forces. Dark matter is anti-matter between the galaxies. Galaxies are found in a limited part of the universe and outside is the primeval soup. The outer soup has been irradiated by high energy neutrinos from the plasma. The microwave background radiation comes from the outer soup and gives a picture of the balls there. Further observations and calculations will give more information of the qualities of the soup and how the soup forms the universe and the present world. Ursuppen De fleste har hørt om, at universet blev skabt ved Big Bang. Ifølge denne almindeligt accepterede model eksisterede universet ikke før Big Bang. Universet fyldte først betydeligt mindre end en atomkerne, men i løbet af en brøkdel af et sekund, blev hele universet fyldt med energi. Det blev til en slags suppe på størrelse med en grapefrugt og havde en enorm energitæthed. Denne skabelses proces kan ikke forklares med de kendte fysiske kræfter. Den er i strid med loven om energiens bevarelse, det mest fundamentale princip i fysik. Derfor forventer flere forskere, at der må være en anden bedre teori om universet. I den teori jeg har opstillet, har der altid eksisteret en sådan suppe uden begrænsning, den såkaldte ursuppe. Det er velkendt, at galakseuniverset udvider sig. Det må kosmologien forklare. I Big Bang antager man, at universet indeholder en mystisk mørk energi, Lambda, der har en frastødende kraft. Mørk energi er beregnet til at udgøre 70% af universets energi. Ingen har observeret mørk energi, og ingen ved, hvad den består af, eller hvor den befinder sig. I ursuppe teorien kan 1

2 universets udvidelse forklares ved hjælp af de kendte egenskaber ved partiklerne og de kendte fysiske love. Jeg blev sidste år opmærksom på de uløste problemer i kosmologiens, forklarings model, BIG BANG. Disse problemer ville jeg løse og arbejdede systematisk med at opstille et alternativ. Jeg ønskede at dele disse opdagelser med interesserede. Mit håb var i første omgang, at få et samarbejde med ledende fysikere ved danske universiteter. De viste ingen interesse for min teori, så jeg måtte derfor arbejde videre alene. Min baggrund som uddannet fysiker fra Niels Bohrs Institut gør, at jeg kender fysikkens love og kan udføre de relevante beregninger. Hvordan skabes stof? I atomkerner findes der protoner og neutroner, og de holdes sammen af en såkaldt gluonsuppe. Glue betyder lim. Hver proton eller neutron består af tre bestemte kvarker, der også holdes sammen af gluonsuppen. Kvarkerne må dannes før neutronerne, og man regner med, at den omtalte suppe indeholdt kvarker. Dette gælder både i den begrænsede suppe i Big Bang og i den ubegrænsede ursuppe i min teori. Forskellen er at i Big Bang var energitætheden meget større. Så stor at kvarkerne lynhurtigt samlede sig til partikler og antipartikler. Her har Big Bang så et problem med at forklare, hvor antipartiklerne er blevet af. Kvarker og neutrinoer Da der ikke er partikler i ursuppen, må energien findes i form af felter. Ursuppen består af felter, der gennemtrænger hinanden og bevæger sig i alle retninger med lyshastighed c. Af felterne dannes på et tidspunkt positive og negative partikler, så der må være et positivt og negativt felt. Der er intet neutralt felt, men suppen er normalt neutral, idet det positive og negative felt er tilstede med samme tæthed. Små mængder af neutral suppe bevæger sig med lyshastighed igennem resten af ursuppen. Disse mængder af forskellig størrelse kalder jeg pakker. En pakke indeholder en mængde neutral suppe, der bevæger sig translatorisk i pakkens bevægelsesretning med lyshastighed c. Denne translatoriske del har kinetisk energi og bevægelsesmængde. Men pakken er ofte ufuldstændig, idet der i pakken også findes en neutral suppe, der bevæger sig i alle mulige retninger og har en varmeenergi. Pakken møder ingen modstand. Feltet foran pakken bliver opslugt, og en del af dette felt får pakkens translatoriske hastighed. Bag pakken efterlades et tilsvarende neutralt felt med tilfældige hastigheder. Energi tætheden i pakken er den samme som udenfor. Der findes også fuldstændige pakker, som kun indeholder translatorisk suppe. Figur1. Dannelse af et kvark-par 2

3 Lad os se, hvad der kan ske, når to ens pakker mødes. Til venstre ses de to pakker nærme sig hinanden. Når de to pakker er trængt ind i hinanden, vil den samlede translatoriske energi være fordoblet. Strømme af det positive og negative felt tiltrækker hinanden. Her gælder Amperes lov. To ensrettede elektriske strømme tiltrækker hinanden, og to modsat rettede elektriske strømme frastøder hinanden. Derfor kan de to pakker ikke fortsætte deres bevægelse uforstyrret. Der sker en omorganisering, hvor de to modsat ladede felter holder kontakt og bevæger sig i modsat retning. Hvis de to pakker har samme energi og modsat hastighed, er den samlede bevægelsesmængde nul. Men hastigheden kan ikke blive nul, for alle felter bevæger sig med lyshastighed. En positiv del af den varme suppe begynder tilfældigt at rotere en vej og trækker den positive del af den translatoriske suppe med sig. En tilsvarende negativ suppe roterer den modsatte vej. Der findes en stabil tilstand, hvor felterne roterer, og hvor den samlede kinetiske energi er lig med pakkernes translatoriske energi. Til højre ses to roterende felter, som kaldes kvarker. De er tegnet ved siden af hinanden, men dannes på samme sted. Kvark og antikvark har modsat ladning og modsat spin. De har modsat rettede strømme, men de har ensrettede elektriske strømme. Derfor holder kvarkparret sammen. Hvis pakkerne er et symmetrisk system, må kvarkerne også være symmetriske. Der må derfor dannes to kvark-par, med modsat elektrisk strømretning. De to kvark-par vil frastøde hinanden ifølge Amperes lov. Hvis de to pakker er et helt symmetrisk system, er kvark-parrene i hvile. De to pakker vil normalt have forskellig størrelse, de vil ikke støde centralt, og de vil ikke bevæge sig i modsat retning. Kvarkernes spinretning og energi vil være afhængig af disse forhold. Ved de usymmetriske stød vil kun en del af pakkernes energi gå til dannelsen af kvark-parrene. Resten af energien går til bevægelse af neutrale felter, som følger med hver sit kvark-par. Richard Feynman skrev allerede i 1969 at der ved kollision af kerner optrådte bevægelige partoner i kernerne, (parts of nuclei). Det var før man kendte kvarker, men partoner er formentlig fuldstændige kvark-par. Fuldstændige kvark-par kan også eksistere kortvarigt udenfor kerner som neutrale pioner, der består af en kvark og dens antikvark. Der dannes kvark-par i stort tal, men de vil ikke eksistere længe. De kvark-par, der findes i den oprindelige ursuppe, er ufuldstændige. Det roterende felt er kun en del af kvark-parret, der også gennemstrømmes af varm neutral ursuppe. Det kan ske et sted i kvark-parret, at det positive og negative felt i den neutrale ursuppe bevæger sig i modsat retning. Det negative felt kan rive den positive kvark med sig og bevæge sig væk som en neutral pakke. Samtidig udsender det positive felt og den negative kvark en pakke i modsat retning. Kvark-parret henfalder således til to neutrinoer. 3

4 Figur 2. Antineutrino Udsendelsen af pakken er en proces, der begynder et sted i kvarken, og det tager en tid før processen breder sig til hele kvarken. Derfor vil den pakke, der udsendes fra kvarken, have form som en skrue som vist på figur 2. Skruen er en antineutrino. Skruen består af et neutralt felt, vist gråt, der bevæger sig i aksens retning med lyshastighed, her mod højre. Feltets position vises her kun på en række skiver tegnet vinkelret på aksen. Skiverne følger med skruen. Hvis man betragter et sted i rummet, som skruen passerer, vil man se en kortvarig rotation af feltet højre om, med uret, hvis man ser i bevægelsesretningen. Man siger, at denne neutrino har et positivt spin +½ og kalder den traditionelt en antineutrino. En neutrino har negativt spin -½. Neutrinoer kan ikke være i hvile og har derfor ingen hvilemasse. De bevæger sig med lyshastighed. Man ved ikke så meget om dem, da de er meget vanskelige at observere. Det er muligt at neutrinoer kan følges ad eller dele sig. Det betyder et opgør med kvantemekanikkens forestilling om udelelige neutrinoer. Længst til venstre ses den højredrejede kvark før skruen forlod den. Diameteren af kvarken er lig med skruens tykkelse. Omkredsen af kvarken er ᴫ gange diameteren og lig med skruens længde. Den kaldes neutrinoens bølgelængde. Kvark-parrene To neutrinoer kan skabe to kvark-par, når en skrue møder en skrue, der drejer den modsatte vej. Neutrinoerne må have samme energi som kvarkparrene. Der sker uophørligt dannelse og opløsning af kvark-par i ursuppen, som hovedsageligt består af neutrinoer og kvark-par. Neutrinoer spredes af kvark-par både elastisk og uelastisk. Der vil derfor være neutrinoer og kvarker med alle mulige forskellige energier. Ursuppen kan beskrives ligesom hulrumsstråling af fotoner. Her gælder Plancks lov for strålingsenergiens fordeling over alle frekvenser. En kvark med frekvens f har energi E=h*f, hvor h er Plancks konstant. De elektriske felter i kvarkerne bevæger sig med lyshastighed c. Ved hjælp af kvarkernes radius r 4

5 kan vi beregne frekvensen i feltets omløb f =c/ 2ᴫr E*r = h*f*r = h*(c/ 2ᴫr)*r = c*h/2ᴫ = 3,2*10 ²⁶ (1) En neutron består af to d kvarker, hver med -1/3 elementarladning og en u kvark med +2/3 elementarladning. Jeg mener u kvarken er dannet af to anti d kvarker. Neutronen er således dannet af fire kvarker, der hver har energi 940/4 = 235 MeV = 3,8*10 ¹¹. Af formel (1) fås radius r = 3,2*10 ²⁶/3,8*10 ¹¹ = 9,4*10 ¹⁶ Denne radius af kvarken passer fint med neutronens radius, der ofte sættes til 10 ¹⁵. Ved hjælp af ligning (1) kan vi bestemme Plancks konstant h, idet vi har målt kvarkens energi og radius. Virkningskvantet h, der spiller en stor rolle i kvantemekanikken, er i virkeligheden et udtryk for kvarkernes størrelse. De ufuldstændige kvarker og neutrinoer I den oprindelige ursuppe havde mindre energi end de fuldstændige kvarker, som findes i normale partikler, men vi har alligevel betegnet dem som kvarker. Det fremgår af formlen (1), at de ufuldkomne kvarkers radius var større end radius af de normale kvarker. To fuldstændige neutrinoer kan danne to fuldstændige kvark-par (figur 1). Et ufuldstændigt kvark-par kan danne to fuldstændige neutrinoer, men et fuldstændigt kvark-par kan ikke selv danne neutrinoer (figur 2). Derfor kan neutrinoernes og kvark-parrenes energitæthed højst bive lig med ursuppens energitæthed. De ufuldstændige kvark-par får ved reaktion med neutrinoer stadig mere energi. Derved får suppen en overvældende indhold af fuldstændige kvark-par. Plancks strålingslov må tillempes, da kvark-parrene vel har alle mulige energier, men ikke over energien af de fuldstændige kvarkpar. Man har ikke forklaret, hvorfor partikler og kvarker har en bestemt masse og en bestemt ladning. Den oprindelige ursuppe er i ligevægt har overalt den samme energitæthed. Det er også energitætheden af fuldstændige neutrinoer og kvarker. Heraf kan vi finde energitætheden i den oprindelige ursuppe e = E/ (4/3*ᴫr³) = 3,8*10 ¹¹/(4/3*ᴫ(9,4*10 ¹⁶)³) = 1,1*10³⁴ Dette er tilnærmelsesvis 1/4 af energitætheden i neutroner. Ligning (1) indikerer, at de normale kvarkers energi, radius, spin og ladning er bestemt af energitætheden i den oprindelige ursuppe. Vi kan vurdere radius rº af den del af den oprindelige ursuppe, som sidenhen blev til galakseuniverset. Massen af den synlige del af universet ud til de fjerneste galakser vurderes ofte til 10⁵³. Føjer man hertil antistoffet, bliver massen fordoblet. Fra dette galakseunivers er der forsvundet en stor del af energien i form af neutrinoer og fotoner. Jeg antager, at 2/3 af energien er forsvundet. Heraf får vi, at den oprindelige kugles masse var 6*10⁵³ Ved hjælp af energitætheden e i den oprindelige ursuppe får vi 5

6 e=1,1*10³⁴ = 6*10⁵³*9*10¹⁶/ 4/3ᴫ rº ³ rº= 1,0*10¹² Til sammenligning er baneradius for planeten Saturn 1,4*10¹². Neutroner De fuldstændige kvark-par kan i modsætning til de ufuldstændige ikke umiddelbart omdannes til neutrinoer. Vi skal her koncentrere os om de fuldstændige kvark-par (partoner). De vil vandre rundt i ursuppen. Der vil ofte være flere kvark-par på samme tid og sted. Når to kvark-par med modsat elektrisk strømretning er på samme sted, kan de annihilere. Derved kunne processen figur 1 muligvis gå tilbage og danne to neutrinoer. Men der dannes formentlig to fotoner i stedet. Neutrale pioner henfalder nemlig til to fotoner. De dannede fotoner har samme energi som kvarkparrene. Derfor kan to fotoner, der mødes igen danne to kvarkpar Partikler består af kvarker og er ligesom kvarker hvirvelstrømme af felter fra ursuppen. Den dybe sandhed er, at universet alene består af felter i ursuppen. Al energi kommer fra ursuppen, hvad enten det er koncentration af suppen i partikler med spin eller andre koncentrationer af suppe, der forekommer mellem partiklerne. Et kvark-par bestående af en d kvark og en anti d kvark er universets mindste partikel, men dette kvark-par er byggesten for hele partikeluniverset. Tre kvarker af forskellig type kan smelte sammen uden at danne kvark-par. De tre kvarker danner en partikel, der kan eksistere i længere tid. Elektrisk ladede partikler som protoner vil hurtigt forsvinde, da de bliver tiltrukket af deres antipartikel, som har modsat ladning, De elektrisk ladede partikler vil så annihilere og blive til neutrinoer. Men neutroner og antineutroner er neutrale, og de vil derfor findes i stort tal i ursuppen. Figur 3 6

7 Figuren viser pardannelsen af en neutron og en antineutron. For at danne en neutron kræves der tre bestemte kvarker, to negative d-kvarker og en positiv u-kvark. Kvarkernes spin og ladning er markeret. Antikvarkerne har modsat spin og ladning. Den samlede ladning for de tre kvarker i neutronen er nul. Vi ved ikke hvordan de tre kvarker er placeret i neutronen. Vi kan forestille os de tre kvarker som koncentriske ringe. Jeg tænker mig, at den grønne og røde kvark gennemtrænger hinanden, idet de er ensrettede elektriske strømme, og tiltrækker hinanden ifølge Amperes lov. De udgør en positiv indre ring. Den blå kvark, der har modsat elektrisk strømretning, vil frastødes og lægge sig som en ydre ring. Eksperimenter viser, at neutroner og antineutroner har et magnetisk moment. De magnetiske momenter er markeret med magnetiske feltlinier. Neutronen og antineutronen har magnetisk moment i samme retning og frastøder derfor hinanden. Neutronparret vil derfor ikke umiddelbart mødes og annihilere. Ursuppen indeholdt mange neutroner og antineutroner samt neutrinoer. Neutronen bliver ramt af neutrinoer og bevæger sig hid og did i ursuppen, indtil den rammer en antineutron og annihilerer. Ved annihilationen kan der dannes tre pioner, der hver består af to kvarker og har ladningerne +1,-1 eller 0. Den neutrale pions henfald er omtalt. De ladede pioner henfalder gennem lettere ladede partikler og bliver i sidste ende til et større antal neutrinoer og fotoner. Kræfter Fysikkens kræfter skal forstås på en ny måde. Den almindelige opfattelse er, at kræfter virker på lang afstand. Men jeg holder mig til den skotske fysiker James Maxwell, der mente, at kræfter kun virker lokalt. Min teori er, at alle kræfter på partikler skyldes påvirkning fra den ursupppe, partiklen er i kontakt med. Det indebærer en helt ny teori om universets kræfter. Figur 4. Figuren kan vise en partikel alene i ursuppen. Alle partikler er hvirvelstrømme med spin. Energitætheden er stor og ensartet inde i partiklen. Udenfor 7

8 partiklen aftager energitætheden kontinuert fra den høje værdi inde i partiklen. Kraftlinierne stråler ud og går i den retning, som energitætheden aftager. Feltet opnår lynhurtigt ligevægt, hvilket betyder, at energitætheden overalt er konstant i tiden. Ursuppen består af felter, og ligesom for elektromagnetisk stråling gælder det, at den tiltrækkende kraft pr areal er lig med strålingens energitæthed. Når der er ligevægt, vil energitætheden udenfor partiklen aftage med radius². De røde linier er tegnet gennem punkter med samme energitæthed. Tættere energilinier og kraftlinier betyder større energitæthed. Gluonsuppen i atomkerner har en tiltrækkende kraft, som holder sammen på nukleonerne i atomkernen. Generelt kan vi beskrive ursuppen ved en energitæthed eller feltstyrke, der angiver den tiltrækkende kraft pr areal. Den tiltrækkende kraft kan demonstreres med Crooks Radiometer. En mølle med fire vinger er anbragt i en lufttom glaskolbe. Vingerne er blanke på den ene side, hvor lyset reflekteres. Ved belysning af møllen, drejer den rundt, idet de blanke sider tiltrækkes af lyset. Figur 5. Den tiltrækkende kraft fra lyset kan forklares i figur 5, der viser en partikel, her et atom. På partiklens overflade strømmer felter, neutrinoer ud og ind markeret med pile. Det bevirker en udadrettet kraft på partiklen i alle retninger. Lyset fra højre medfører en større strøm af felter, fotoner ind i partiklen og en større energitæthed i højre side. For at udligne denne forskel strømmer feltet udad i samme omfang som indad. Lyset bliver reflekteret. Den høje energitæthed i højre side betyder en tiltrækkende kraft mod højre på overfladen af partiklen. Partiklen bliver tiltrukket af en kraft i den side, hvor energitætheden af ursuppen er størst. Princippet her kan formentlig forklare alle kræfter på partikler, både de stærke gluonkræfter, de elektriske kræfter og gravitationskræfterne. 8

9 Figur 6. Elektrisk felt Lad os først se på de elektriske kræfter. Inde i en positiv partikel er der en høj energitæthed eller feltstyrke af det positive felt. Udenfor partiklen findes der også et positivt felt, hvis feltstyrke aftager udad på den sædvanlige måde (figur 4). Figur 6 viser et traditionelt billede af to modsat ladede kugler med kraftlinier og energilinier. Her skal vi opfatte det som et billede af to modsat ladede partikler, der hver er omgivet af sit eget felt. Alle kraftlinierne går fra den ene kugle til den anden. Kraftlinierne og energilinierne ligger tættest i midterområdet mellem de to partikler. Her er feltstyrken eller energitætheden stor. Vi ser at feltstyrken er størst på de overflader af partiklerne, som vender mod hinanden. Derfor tiltrækker partiklerne hinanden. Vi kan opfatte figuren som en positiv og en negativ kvark i ursuppen. Udenfor hver af kvarkerne findes et ydre felt. Når kvarkerne er helt tæt på hinanden, kan vi regne med, at hele det ydre felt er koncentreret mellem kvarkerne. Ved kvarkens overflade er feltstyrken af det ydre felt lig med energitætheden inde i kvarken, og den kan vi beregne ved hjælp af kvarkens energi og rumfang. Kraften er lig med feltstyrken gange sidens areal, og den bliver meget stor ca. 500N. Dette skyldes gluonkraften, der får kvarkerne til at smelte sammen. En beregning af den elektriske tiltrækning ved hjælp af Coulombs lov giver kun ca. 0,1 N. Det giver en alt for lille værdi. Ved de små afstande, hvor kvarker eller nukleoner er tæt sammen, er kræfterne ikke elektriske. Men princippet i forklaringen kan bruges ved større afstande, og dermed formentlig forklare alle elektriske kræfter. Vi kan forsøgsvis beregne det arbejde E, der skal udføres for at adskille en proton og en antiproton. Ved hjælp af Coulombs lov får vi. E = e² /(4ᴫ ε r), E *r = e² /(4ᴫ ε) e er protonens ladning, og r er protonens radius. Proton + antiproton er dannet af kvarker og må derfor overholde ligning (1) for kvark par E*r = c*h/2ᴫ Ved indsættelse af talværdier for de universelle konstanter e, ε, c og h får man E *r = e² /(4ᴫ ε) = 1/137 * c*h/2ᴫ = 1/137 * E*r Beregningen af E giver altså for lille værdi med en faktor 137. Konstanten 137, kaldet finstrukturkonstanten, har mystificeret mange fysikere. Den er et udtryk for, at man ikke kan regne med elektriske kræfter ved kvark afstande, men kun med gluonkræfter. Finstrukturkonstanten 137 angiver styrken af gluonkræfter i forhold til elektriske kræfter. Vi ser nu på den tiltrækkende gravitationskraft mellem to masser. Til forskel fra den elektriske kraft virker der en gravitationskraft i det fjerne, hvor kraftlinierne 9

10 ender. Det ses også her, at kraftlinierne, der udgår fra de to masser, ligger tættere på den nære side, der vender mod den anden masse. Feltstyrken er større på den nære side end på den fjerne side, og derfor er der en resulterende tiltrækkende kraft på massen. Figur 7. Gravitationsfelt Vi kan beregne kraften mellem to neutroner. Energitætheden eller feltstyrken i en fri isoleret neutron kan beregnes ved hjælp af neutronens energi og radius. Det er også feltstyrken ved neutronens overflade og dermed den tiltrækkende kraft pr overfladeareal. Den samlede kraft udefra på hele neutronens overflade bliver ca. 4*10⁵ N. Vi lader nu neutronerne være helt tæt på hinanden. Så ser vi på de 10% af neutronens overflade, som vender bort fra den anden neutron. Her vil feltstyrken være mindre end for den isolerede neutron. Tilstedeværelsen af to neutroner vil fordoble feltstyrken her, men den dobbelte afstand til neutronernes fælles tyngdepunkt vil formindske feltstyrken med ¼. Den samlede virkning bliver en halvering af feltstyrken på dette sted og en formindskelse af kraften med 2*10⁴ N. På den modsatte side af neutronen vil feltstyrken blive tilsvarende forøget med samme værdi, idet feltets samlede energi er konstant. Den resulterende kraft på neutronen bliver da ca. 4*10⁴ N. Det er gluonkraften. En beregning af kraften ved hjælp af Newtons gravitationslov giver kun ca. 2*10 ³⁴ N. Alle gravitationskræfter kan forklares på lignende måde. Alle partikler og masser er omgivet af et gravitationsfelt. Feltet kan også kaldes ursuppe, og feltstyrken er lig med energitætheden. Vi ved hvordan gravitationsfeltets styrke aftager med afstanden fra partiklens centrum, men at den aldrig bliver nul. Det betyder, at ursuppe findes overalt i universet, men med forskellig tæthed. Figur 4 kan forestille månen. Alle atomkerner i Månen er omgivet af et gravitationsfelt. Energitætheden af feltet ved Månens overflade kan beregnes ved hjælp af hele månens energitæthed. Der skal dog tages hensyn til, at feltstyrken ved månens overflade er bestemt af afstandene fra de enkelte atomkerner. Det kan man tage hensyn til ved at regne med, at hele månens masse er placeret i månens centrum. Feltstyrken ved overfladen vil trække månen udad i alle retninger og har ingen effekt. Den samlede tiltrækkende kraft udefra på Månen uden hensyn til, at kræfterne har forskellig retning fås ved, at multiplicere feltstyrken med månens overfladeareal. Den bliver ca

11 gange så stor som den kendte tiltrækningskraft på månen. Figur 8. Jorden og månen Vi ser nu på jorden og månen. De vil medbringe hver sit gravitationsfelt, og energien af det resulterende felt er summen af de to energier. Der findes et neutralt punkt A mellem Jorden og Månen, hvor kraften på et rumskib er nul. Traditionelt har man sat de to gravitationskræfter lig hinanden og får deraf afstanden fra månen til A. Men det er galt, for kræfter virker ikke på afstand. Kraften på rumskibet er bestemt af det lokale tyngdefelt, mere præcist af faldet i feltstyrken. I det neutrale punkt A har de to tyngdefelter samme fald i modsat retning. Afstanden fra månen til A er i virkeligheden dobbelt så stor som først antaget. Denne afstand er brugt på figuren, og det er helt afgørende, når et rumskib sendes til månen. Kraftlinierne på figuren er tegnet efter princippet om den faldende feltstyrke. Fra det neutrale punkt A går en linje AA. På denne linie har de to tyngdefelter samme fald i feltstyrke. Linjen AA kan betragtes som en skillelinie mellem de to tyngdefelter. Fra det øverste punkt B på Månen udgår en kraftlinie BB. Vi lader nu de to kraftlinier AA og BB rotere om aksen. Kraftlinien AA omslutter hele gravitationsfeltet fra månen. Kraftlinien BB omslutter kun ca. 1/3 af månens gravitationsfelt. Derved vil forsiden af månen blive tiltrukket af en større gravitationskraft end bagsiden. Tager vi også hensyn til, at denne kraft har forskellige retninger, bliver den resulterende kraft på månen af samme størrelsesorden, som den kendte tiltrækningskraft på månen. Beregningen er meget forenklet, og der bør fortages en computerberegning af gravitationsfeltet for ethvert punkt af rummet, når der er ligevægt. Men med ursuppen har vi nu fundet årsagen til gravitationen. Newton og Einstein har beskrevet gravitationen, men de har ikke forklaret oprindelsen til den. Kontinenter Lad os nu vende tilbage til ursuppen med de vandrende neutroner og antineutroner. Vi skal vise en mekanisme, der kan adskille stof og antistof. Der kan tilfældigvis være et lille område A i ursuppen, hvor der er overskud af neutroner og ved siden af et område B, hvor der er overskud af antineutroner. Der dannes par af neutroner og antineutroner overalt i ursuppen. Af de neutroner, der dannes mellem A og B, vil halvdelen bevæge sig mod A og den 11

12 anden halvdel mod B. De, der bevæger sig mod A, vil have en længere middelvejlængde end de, der bevæger sig mod B, fordi de ikke så tit møder antineutroner. Resultatet bliver en transport af neutroner fra B til A. Derved vokser overskuddet af neutroner i A. Tilsvarende vil transporten af antineutroner fra A til B forøge overskuddet af antineutroner i B. Der dannes et stadig større område A i ursuppen, hvor der er overskud af neutroner, og et tilstødende stort område B med overskud af antineutroner. Vi kan kalde områderne kontinent A og kontinent B. De to kontinenter kan tilsammen muligvis få form som en diskos. Figur 9 To kontinenter Det kan også ske, at neutronen rammer en anden neutron. De to neutroner vil så slutte sig sammen, idet de tiltrækker hinanden med gluonkraften. Sammenslutningen kaldes neutronium. De danner neutroniumkerner, som jeg vil kalde boller i ursuppen. Bollerne er tegnet sorte. Bollerne rammer hinanden og bliver til stadig større boller. Man kan sammenligne det med mælk, der skiller, når man kerner smør. Vi må regne med, at næsten hele overskuddet af neutroner i kontinent A er samlet i boller. Tilsvarende med antineutronerne i B. Figur 10 Protogalakser I bollerne findes kun roterende ursuppe. Ved beregningen af gluonkraften så vi, at feltenergi ophobes mellem neutronerne. Bollernes energi bliver større end neutronernes samlede energi. Bollerne er blevet til neutronstjerner med stor masse. Det er de sorte huller, vi i dag finder som galaksekerner. Man regner 12

13 med, at forholdet mellem mælkevejens masse og kernens masse er 4*10⁵. Forholdet mellem den samlede energi af ursuppen og energien af de ægte neutroner er antageligt af samme størrelsesorden. I ursuppen udenfor bollerne fandtes et stort antal neutroner og antineutroner. Tæt ved bollen faldt tætheden af antineutroner, idet de antineutroner, der bevægede sig mod bollen, annihilerede med bollens neutroner. Dette underskud af antineutroner eller overskud af neutroner tæt ved bollen bredte sig til det tilstødende område længere væk fra bollen. Efterhånden opstod et stort område nærmest bollen med overskud af neutroner, her vist gult. De gule områder har senere udviklet sig til galakser. Længere væk fra bollen dannedes et blåt område med overskud af antineutroner. Det udviklede sig senere til det intergalaktiske antistof. På figur 10 er tegnet tre store boller med sort. Før udvidelsen af universet var afstanden mellem bollerne lille. Derfor havde gravitationskraften større betydning. Tiltrækningen fik de lette boller til at samle sig i hobe omkring de tunge boller. Hobene har senere udviklet sig til galaksehobe. Plasma Energitætheden ved bollens overflade er den samme som i neutronen (jævnfør figur 4), altså 4*e hvor e er ursuppens energitæthed. Forøgelsen af energitætheden 3*e aftager med radius, således at i afstanden 2r fra bollens centrum er er forøgelsen 3*e/4. Udenom store boller vil der være et anseligt område med forøget energitæthed. I området med forøget energitæthed dannedes flere kvark-par. Kvark-parrene fik også større energi og dermed dannedes også flere partikler med høj energi. Herunder ekstra massive frie neutroner og antineutroner d.v.s. med ekstra høj energi. Der opstod en plasma af frie partikler og antipartikler. Figur 11 Ildkugler Frie partikler indeholder kun fuldstændige kvarker. Ved annihilation danner kvarkerne fra partiklerne nye partikler hovedsageligt pioner med en høj kinetisk energi. Ved annihilation af normale frie neutroner og antineutroner er pionernes kinetiske energi ca. 200 MeV. Det tilbageværende overskud af neutroner blev ramt af pionerne og fik derved også en høj energi. Plasmaen indeholdt nu partikler med høj energi. Plasmaen omkring bollen blev til en ildkugle. Vi kan antage, at de ekstra massive neutroner og antineutroner 13

14 forsvandt igen ved annihilation. Pioner har en kort levetid og henfalder til fotoner og neutrinoer. I ildkuglen opstod et stort antal neutrinoer og fotoner med høj energi (ca. 30 MeV for normale pionhenfald). De energirige neutrinoer og fotoner fra ildkuglen bevægede ud i rummet mellem bollerne. Her blev de spredt af ufuldstændige kvark-par, hvorved energitætheden af ursuppen steg. Neutroner og antineutroner blev også ramt, hvorved plasmaens temperatur steg. Neutrinoerne kunne også forøge energitætheden ved nærliggende boller og fremkalde nye ildkugler. Tætheden af boller og størrelsen af bollerne var imidlertid mindre i yderkanten af kontinentet. Vi må derfor regne med, at tætheden af boller i en vis radius blev så lav, at der ikke blev dannet ildkugler eller plasma. Ved større radius fandtes fortsat kun ursuppen. Ved dannelsen af frie partikler bruges energi, som tages fra ursuppen. Ved udvidelsen falder suppens energitæthed. og så stopper partikeldannelsen; altså dannelsen af plasma. Tilbage mellem partiklerne har vi en tynd restsuppe, og den bliver tyndere ved udvidelsen af universet. Denne restsuppe kendes i dag som tyngdefeltet omkring partiklerne. Udvidelsen af Universet Universets udvidelse kan forklares uden den mørke energi Lambda. Jeg vil vise, at galakseverdenens udvividelse kan skyldes trykket fra de energirige neutrinoer og fotoner, der nu under et kaldes neutrinoer. Situationen med uens eksploderende ildkugler er kaotisk. Men man kan opstille en forenklet model, hvor universet før udvidelsen er en oprindelig kugle med ensartet temperatur. Massetætheden m i kuglen aftager med radius, idet der bliver færre boller længere fra centrum. Ved en vis radius rº er tætheden af boller så lille, at der ikke kan dannes plasma. Længere ude findes det såkaldte mørke rum, hvor der ikke vil opstå galakser. Jeg antager nu, at massetætheden m i partikeluniverset til enhver tid er en faldende funktion af radius r, og at den er givet ved m = m₀* exp(-½r²/rº ²) hvor m₀ er massetætheden i centrum. Heraf ses, at ved randen af kuglen rº er m kun 61% af m₀. På grund af annihilation er der dannet en stor mænge neutrinoer med energi ca. 30 MeV. Neutrinoerne repræsenterer muligvis 2/3 af kuglens energi. Neutrinoerne kan støde elastisk mod neutronerne, og middelværdien af deres energi vil blive den samme som middelværdien af neutronernes kinetiske energi, antagelig 40 MeV. For de elastiske stød ved denne energi kan man teoretisk beregne at virkningstværsnittet = 1,5*10 ⁴⁴ m2 1/3 af energitætheden i kuglen skyldes neutroner. Dividerer vi dette med neutronens energi får vi 14

15 neutrontætheden = 6,2*10⁴¹ m ³ Når man multiplicerer virkningstværsnittet med partikeltætheden, får man antal stød pr, m. Den reciprokke værdi er neutrinoernes frie middelvejlængde = 108 m Da denne afstand er betydeligt mindre end kuglens radius, må neutrinoerne udøve et tryk på neutronerne og dermed fremkalde udvidelsen. Vi ser nu på neutronplasmaen ved starten af udvidelsen. Trykket af neutrinoer kan beregnes med gasloven P = m/mn*60*k*t = m * 2,2*10¹⁷ mn er neutronmassen =1,7*10 ²⁷, faktoren 60 skyldes, at tætheden af neutrinoer er ca. 60 gange neutrontætheden, idet 2/3 af nukleonerne er omdannet neutrinoer. K er Boltzmans konstant =1,38*10 ²³. T er temperaturen =4,6*10¹¹ svarende til 40 MeV. Vi betragter nu en kugleskal med radius r, tykkelse dr og areal 1. Vi benytter Newtons 2. lov -dp = -dm * 2,2*10¹⁷ = m*dr*a a = -dm/dr/m* 2,2*10¹⁷ = r/rº ²* 2,2*10¹⁷ Det er bemærkelsesværdigt, at massetætheden helt udgår af beregningen. Det ses også at accelerationen er proportional med radius. Det betyder, at hastighederne også vil være proportional med radius. Det er netop det, Hubbles lov siger. Vi er specielt interesseret i accelerationen ved randen a = 1/r * 2,2*10¹⁷. Da udtrykket gælder til enhver tid, har jeg erstattet rº med r. Under udvidelsen sker der et fald i neutrinoernes energi, og energien ændres med faktoren rº/r. Desuden sker der en ændring af tallet 60, idet tætheden af neutrinoer falder i forhold til tætheden af neutroner med faktoren rº/r. Derved får vi en acceleration ved randen a = rº ²/r³* 2,2*10¹⁷. Vi beregner nu det arbejde neutrinoerne udfører på 1 kg ved randen r2 W = rº ²/r³* 2,2*10¹⁷ dr = (1- (rº/r2)²)* 2,2*10¹⁷ rº Sætter vi r2=30*rº, får vi med tilnærmelse W = 2,2*10¹⁷. Tætheden af neutrinoer er kun 2 gange tætheden af nukleoner. Temperaturten er faldet til 1/30 * 4,6*10¹¹ = 1,5*10¹⁰, og neutrinoernes energi er 1,3 MeV. Middelvejlængden af neutrinoerne er forøget med en faktor 30⁵. Næsten alle processer med neutrinoer er ophørt. Neutrinoerne udøver intet tryk, og heller ikke nukleonerne har et tryk, der kan give nogen mærkbar acceleration. 15

16 Neutrinoernes arbejde W skal sammenlignes med den kinetiske energi af 1kg ved de yderste galakser. Her er hastigheden 7/8*c og efter den relativistiske formel, bliver den kinetiske energi E= 9,6*10¹⁶. Tager vi nu i betragtning, at bevægelsen er bremset på grund af tiltrækning fra universets samlede masse, er begyndelsesværdien af den kinetiske energi E= 1,2*10^17. E er ca. halvt så stor som W. Dette misforhold kan rettes ved at mindske antallet af annihilationer og dermed faktoren 60 med 50%. En anden mulighed for korrektion er at mindske begyndelsestemperaturen 4,6*10¹¹ med 50%. En tredje mulighed er, at radius af galakseverdenen og hastigheden 7/8*c er vurderet forkert. Det er altså muligt at rette misforholdet ved en mindre korrektion af de skønnede værdier. Beregningen er en simpel model. Jeg betragter alligevel beregningen som en bekræftelse på, at universets udvidelse kan skyldes de energirige neutrinoer, der er dannet i ildkuglerne. Man kan sammenligne eksplosionen i en ildkugle med eksplosionen i en supernova. Det er muligt at beregne varigheden af accelerationsperioden. En grov tilnærmelse får vi ved at antage at accelerationen er konstant indtil r=2*rº. Det giver tiden 1,3*10⁴ = 3,6 timer. Kerneprocesser Under accelerationen falder temperaturen og tætheden af plasmaen, og man kan beregne hvilke kerneprocesser, der foregår. Disse beregninger er de samme som i Big Bang modellen. Ved denne vigtige proces indstiller der sig en ligevægt, der er forskudt mod venstre ved høj temperatur. Forskellen mellem neutronens og protonens energi er 1,2 MeV svarende til temperaturen 1,5*10^10 K. Ved denne temperatur vil der være lige mange neutroner og protoner i plasmaen. Det giver mulighed for dannelse af atomkerner. For eksempel vil en del protoner og neutroner blive omdannet til Heliumkerner. Beregninger kan forklare, hvorfor universets masse mest består af Brint, men også 24% Helium. På figur 3 ses, at neutronens positive u-kvark og den yderste negative d-kvark begge har spin +½. Det må være den yderste d-kvark med ladning -1/3e, der reagerer med den indkommende neutrino. og bliver til en u kvark med ladning +2/3e. Derfor må den neutrale neutrino afgive en positiv ladning +2/3e til kvarken og en negativ -2/3e til elektronen. Elektronen modtager -1/3e fra d- kvarken og får ladning -1e. Processen er eksempel på en svag vekselvirkning. For at Neutrinoen og d-kvarken kan komme i nærkontakt, må de have modsatte spin. Hver spinretning har erobret hver sin ladning. D-kvarken har spin +½, og 16

17 den indkommende neutrino har spin -½. Neutrinoen bevæger sig i samme retning som den udgående elektron, og så vil elektronen også få spin -½. Der bliver brugt så mange neutrinoer med spin -½ ved denne proces, at vor del af verden hovedsageligt indeholder antineutrinoer med spin +½. Omdannelse af neutroner til protoner foregår også i dag. Det sker, når frie neutroner henfalder og ved radioaktive henfald af atomkerner. Processen er formentlig den samme som den her viste. Elektronerne får også her spin -½, hvilket bekræftes af eksperimenterne. Neutronen er i nærkontakt med ursuppe i form af sit eget gravitationsfelt. Her, kan der en sjælden gang, findes den nødvendige neutrino, selv om energitætheden er lille. Traditionelt beskrives denne proces ved hjælp af kvantemekanik. Man kalder de tilhørende kræfter for svage kernekræfter. Der regnes med medvirken af en massiv virtuel partikel W, der opstår og forsvinder igen. Denne forklaring er overflødig. Ursuppeteorien giver en helt ny forklaring. Elektroner De løsrevne elektroner kan have energi op til 1,2 MeV, hvoraf 0,51 MeV er hvileenergi. De frie elektroner kan på et senere tidspunkt bremses ned og indfanges af frie protoner, hvorved brintatomer dannes. Elektronen kan opfattes som en meget let kvark. Ved dannelsen af protonen dannes omkring protonen et positivt felt (jævnfør figur 6). I det ydre brintatom er elektronen smeltet sammen med det positive felt omkring protonen. Denne sammenslutning kan sammenlignes med et kvarkpar. Se figur 12 til højre. De to roterende felter er tegnet ved siden af hinanden, men findes på samme sted. De tiltrækker hinanden, fordi de har modsat ladning og samme retning af elektrisk strøm. Det er altså ikke en lille proton, der på afstand tiltrækker elektronen. Energitætheden i det ydre atom er ikke ens overalt, og den vil afhænge af, om atomet er anslået. I grundtilstanden vil energitætheden være størst nær ved protonen. Forholdet mellem kvarkens energi 235 MeV og elektronens energi 0,51 MeV, er 461. Kraften mellem to kvarker er proportional med begge kvarkers energi, altså energien². Forholdet mellem de to kvark pars energi er derfor 461² = 2*10⁵. I følge formel (1) har de to kvarkpars radier det omvendte forhold. Det passer med, at atomets radius er ca. 10⁵ gange kernens radius. Figur 12 En foton og et brintatom. 17

18 Figur 12 viser også en foton. Fotoner ligner neutrinoer. En foton er sammensat af en skrue med positiv ladning (rød) og en skrue med negativ ladning (blå). Skruerne følges ad og har samme spin. Derved får fotonen positivt spin +1 eller -1 og kaldes cirkulært polariseret. Hvis skruerne har modsat spin, har fotonen spin 0 og kaldes planpolariseret. Det er muligt, at neutrinoer og fotoner kan følges ad eller dele sig. Det betyder et opgør med kvantemekanikkens forestilling om udelelige lyskvanter eller neutrinoer. Fire neutrinoer, der har samme spin og følges ad, udgør to fotoner. Denne beskrivelse af neutrinoer og fotoner åbner også muligheden for, at nogle af de fotoner vi observerer, kan opfattes som neutrinoer og omvendt. Neutrinoer er måske ikke så mystiske og svære at registrere som hidtil antaget. Maxwell viste i 1864 med sine ligninger, at lys er elektromagnetiske bølger. Han mente, at bølgerne bevæger sig i en lysbærende æter. Den etablerede forskning i dag anerkender ikke en æter, men jeg deler Maxwells opfattelse og kalder den lysbærende æter for ursuppen. Imellem fotonens positive og negative skrue findes et elektrisk og magnetisk felt. Dette er i overensstemmelse med, at lys er elektromagnetiske bølger. Fotoner reagerer kun med elektrisk ladede partikler og spiller næppe nogen rolle i den oprindelige ursuppe. Det lette kvark par kan absorbere en foton, således at hver lette kvark absorberer hver sin skrue. Når fotonen rammer brintatomet, kan den blå negative skrue forstærke det blå elektronfelt. Det røde felt bliver til gengæld svækket og får modsat spin. Det betyder, at det røde felt frastødes af elektronens blå felt. Det røde felt lægger sig nærmest protonen. Elektronen lægger sig yderst eller kan helt løsrives, hvis fotonens energi er tilstrækkelig stor. Elektronernes fysik har den allerstørste betydning i dagliglivet, men vil ikke blive nærmere omtalt her, da de spiller en mindre rolle i kosmologien. Relativitetsteorien er gal Ursuppeteorien må revidere kvantemekanikken. Relativitetsteorien må også revideres. Einsteins forudsætning for den specielle relativitetsteori var, at lyshastigheden c er den samme i forhold til alle iagttagere. Det er galt. Lyshastigheden har altid samme størrelse i forhold til den ursuppe, lyset bevæger sig i. Forsøg har vist, at lyshastigheden i laboratorier er den samme i alle retninger og til alle tidspunkter. Disse forsøg skulle vise, at lyset ikke bevæger sig i en æter, men de beviser blot, at æteren eller ursuppen følger med Jorden. Ursuppen er det gravitationsfelt, der findes omkring alle partikler og som følger med partiklerne. Med relativitetsteorien falder også tidsforlængelsen og længdeforkortelsen bort. 18

19 Figur 13. Lyshastigheder Ursuppen eller tyngdefeltet følger med galaksen. Vi ser til højre en galakse, der bevæger sig væk fra os med hastighed v. Lyset bevæger sig med hastighed c i forhold til ursuppen ved galaksen men med hastighed c-v i forhold til os i mælkevejen. Når lyset ankommer til os, har det hastigheden c i forhold til os. Bølgelængden er strakt ud og forøget med en faktor, der her er 1,5. Den kaldes rødforskydningen 1+z. Med det viste eksempel med z= 0,5 bliver v= 0,33 c. Med z=0,5 giver den relativistiske beregning v=0,38, altså for stor hastighed. Det er grunden til, at forskere mener at universet accelererer. Men det er galt. Lysets aberration er en forskydning af en stjernes position i jordens bevægelsesretning. Aberrationen forklares let ved, at jorden bevæger sig i forhold til den ursuppe, der følger med stjernen. Relativitetetsteoriens formel for kinetisk energi er korrekt. Men formlen kan forklares ved hjælp af ursuppeteorien. 19

20 Figur 14. En partikels bevægelse. En partikel med energi mc² er omgivet af et felt med tilsvarende energi mc². Det omgivende felt yder ingen modstand og strømmer frit med lysets hastighed rundt om partiklen. Når partiklen bevæger sig med en hastighed v, vil feltet foran og bag ved partiklen få et forøget energiindhold E og bevæge sig med hastighed v fremad. Det energirige felt foran partiklen kan kun have hastighed c, og som det ses af figur 14, er hastighedskomponenten vinkelret på partiklens udbredelsesretning (c²-v²)¹/² Strømhastigheden på siden af partiklen er c. Da energitæthed gange stømhastighed er konstant ved laminar strømning, får vi (mc² + E) * (c²-v²)¹/² = mc² * c E = mc² ((1 v²/c² ) ¹/² -1) Dette er den relativistiske formel for en partikels kinetiske energi. Når hastigheden v er meget mindre end c, vil formlen blive til den klassiske formel for kinetisk energi. E = ½mv² Den kinetisk energi må generelt kunne beskrives på denne måde. Kinetisk energi er altså ikke indeholdt i selve det bevægede legeme. Den ursuppe, som legemet strømmer igennem, er særligt koncentreret foran og bag legemet. Denne koncentration indeholder den kinetiske energi. Koncentrationen af ursuppe udenfor den bevægede partikel indeholder bl a kvark-par, partoner, der viser sig ved kollisionsforsøg. De kerner, der opstår ved kollisionsforsøg, har meget større energitæthed end den oprindelige ursuppe. Det er derfor begrænset, hvor meget vi kan lære om ursuppen ved disse forsøg. Udvidelsen Hvordan udvider universet sig? Vi opfatter for nemheds skyld universet som en kugle, hvor vores egen befinder sig i centrum. Vi har set, at accelerationsperioden var ganske kort. Da accelerationen var ophørt, fortsatte udvidelsen således, at hver partikel fortsatte med den hastighed, den nu havde opnået. Desuden var hastigheden proportional med radius (Hubbles lov). Den opnåede hastighed kan blive bremset ned, fordi universets egen masse tiltrækker de ydre dele. Her kan man så beregne, hvor meget den kinetiske energi formindskes ved en udvidelse til det dobbelte radius. Resultatet er ca. 6 o/oo. Udvidelsen bremses altså lidt, men vil aldrig bremse helt. Udvidelsen fortsætter i det uendelige. 20

21 Figuren viser afstanden a til nogle galakser som funktion af tiden t. Vi ser bort fra acceleration og opbremsning. Hastigheden af en galakse er konstant, så grafen er en ret linje. Tiden 0 er der, hvor accelerationen ophører. Den nederste graf viser en galakse med nuværende afstand 1 mia lysår. Hastigheden kan bestemmes ved observation, og det er hældningen af linjen. Det viser sig, at tiden siden begyndelsen af den konstante udvidelse er 13,8 mia år. Grafen viser også en galakse med supernova med rødforskydningen z+1=1,5. Det eksempel vi så før. Vi skal nu tegne a som funktion af t for det lys, vi modtager fra universet. Ursuppens hastighed er i ethvert punkt af diagrammet den samme som hastigheden af galaksen i dette punkt. Lyshastigheden i forhold til os bliver større, jo nærmere lyset kommer til os. En beregning, for det lys vi modtager, giver den punkterede kurve. Her kan man aflæse, at den omtalte supernova udsendte sit lys til tiden 10 mia år og fra afstanden 3,4 mia lysår. 21

22 Den øverste graf viser en af de fjerneste galakser med z=7 og hastighed 7/8*c. Man kan aflæse, at den fjerneste galakse udsendte sit lys til tiden 6,0 mia år og fra afstanden 5,2 mia lysår. Her findes ydergrænsen for galakseverdenen, men grænsen kan variere noget i forskellige retninger. Spiralgalakserne Figur 16 I Big Bang modellen er plasmaen ensartet og uden struktur, og Big Bang teorien har ikke helt kunnet forklare, hvordan galakserne blev dannet.. Ursuppeteorien forklarer, hvordan der dannes boller, der blev til galaksekerner og ildkugler, der blev til galakser. Områder mellem ildkuglerne blev til intergalaktisk antistof. Ved plasmadannelsen eksploderede ildkugler i forskellig takt. De store ildkugler har eksploderet først og efterfulgtes af deres nærmeste naboer. De findes i dag som galaksehobe. Ildkuglernes tryk påvirkede bevægelsen af andre ildkugler og det intergalaktiske stof. Derved kan galaksernes rotation forklares. I plasmaen med elektrisk ladede partikler er de magnetiske kræfter afgørende. Dagligdagens elektriske strøm skyldes elektroner, der bevæger sig i forhold til et fast gitter af atomkerner. I den kosmiske plasma er det protoner, der bevæger sig i forhold til en sky af elektroner. Magnetiske kræfter kan forklare, hvorfor stof og antistof ikke blandes. På grænsen mellem galaksen, tegnet grå og det intergalaktiske rum, tegnet grønt, vil partikler på begge sider af grænsen deltage i rotationen. Bevægelsen af galaksens protoner og bevægelsen af antiprotonerne i det intergalaktiske rum er i samme retning, men de er modsat rettede elektriske strømme. Ifølge Amperes lov frastødes modsat rettede strømme. Den magnetiske kraft holder de to strømme adskilt. De magnetiske kræfter kan også forklare, hvorfor spiralgalakserne er flade. Ligesom i plasmaen i solens indre fandtes der rørformede strømme af protoner i plasmagalaksen. Strømmen går i retning af faldende protontæthed, det vil sige vinkelret på galakseplanet. Derved sker en blanding af stof vinkelret på galakseplanet. Hastighederne vinkelret på planet forsvinder. Udvidelsen vinkelret på planet ophører. Galaksernes diameter fortsætter imidlertid med at vokse i gasfasen. Mælkevejens diameter er 200 gange dens tykkelse. På grund af rotationen og den store stoftæthed i spiralgalaksernes symmetriplan begynder gassen at samle sig og danne stjerner. Det sker 22

23 muligvis allerede i plasmafasen og fortsætter den dag i dag. Kun de udvalgte partikler, hvis hastighed er vinkelret på radius, parallel med galaksens symmetriplan, og med en størrelse bestemt af v²=g*m/r, vil fortsætte uforstyrret i en cirkelbane. Alle andre partikler vil før eller senere støde ind i en af de udvalgte og blive hængende der. Kun de største af de udvalgte vil kunne holde kursen efter sammenstødet, og det er dem, der bliver til stjerner. En lignende proces foregår ved dannelsen af planeterne i solsystemet. Stjernernes udvikling er i øvrigt beskrevet grundigt af mange, og det vil jeg ikke komme nærmere ind på her Antistof Figur 17. Einstein kors Hvor er universets antistof? I det interstellare rum findes nu en gas af brint- og helium, der drejer rundt med spiralgalaksen. Tæt udenfor, i det intergalaktiske rum, findes en tilsvarende gas af antistof, der drejer rundt med samme hastighed. De to gasmængder er adskilt af et tyndt tomrum. Koncentrationen af antigassen er størst nær ved galaksen på grund af gravitation. Ingen af gasserne er synlige, men antistoffet viser sin eksistens på forskellige måder. Eksistensen af antistof er bekræftet ved observationer af højenergetiske antielektroner, som kommer fra det intergalaktiske rum. De må være slået løs fra antibrintmolekylerne. Der er også observeret antiprotoner, som synes at komme fra det intergalaktiske rum. Desuden er der observeret meget energirige gammapartikler ud for mælkevejens centrum. Energien må komme fra annihilation af stof og antistof. Antistoffet viser sig også ved gravitationen. Det har ikke været muligt at forklare spiralarmenes hurtige rotation ud fra gravitationskraften fra galaksens stjerner. Der må være gravitation fra andet stof ved galaksen, og det kalder man mørkt stof, men det er en gåde, hvad det består af. Man beregner, at det mørke stof har 6 gange så meget masse som det synlige stof i galaksen. Ursuppeteorien løser denne gåde. Antistoffet er ikke jævnt fordelt i det intergalaktiske rum. Da galaksen tiltrækker antistof, vil massen af antistof 23

24 være stor tæt ved galaksen. Størstedelen af det mørke stof må være antistof. Antistofkoncentationen er særlig stor omkring galaksehobe. Lyshastigheden bliver mindre ved større stoftæthed. Altså bliver lyshastigheden mindre i nærheden af galaksehoben. Det forklarer de gravitationelle linser, der opstår ved, at lyset afbøjes ved galaksehoben. Billedet figur 17 kaldes et Einstein Kors. Lyset fra en lyskilde bag ved galaksehoben ses her fire gange. Årsagen til lysets bøjning er antistoffet, og gravitationsfeltet fra galaksehoben er kun indirekte årsag. Ursuppen udenfor Figur 18. Hvad er der udenfor galakseuniverset? I ildkuglerne annihilerede et stort antal neutroner og antineutroner. Der blev dannet mange neutrinoer med en høj energi. Derfor var der en stor udstråling af neutrinoer fra plasmauniverset. Udenfor partikeluniverset fandtes den oprindelige ursuppe med lette neutroner og antineutroner, der samler sig omkring boller af stof eller antistof. Denne ursuppe blev bestrålet fra plasmaområdet med neutrinoer. De lette neutroner blev spredt af de energirige neutrinoer. Derved overføres energi og bevægelsesmængde til neutronerne. De lette neutroner får en hastighed udad, men bliver hurtigt opløst. Derved får ursuppen en hastighed udad, og hastigheden kan blive større end lysets hastighed. Desuden sker der i ursuppen en stigning i energitætheden. Figuren viser i princippet ursuppens hastighed udad som funktion af radius til tiden 4,5 mia år. I galakseverdenen består ursuppen af partiklernes gravitationsfelt. Galaksernes hastighed vokser med radius, og ursuppen følger med. Længere ude vokser ursuppens hastighed stadig og er et sted blevet større end c. På figuren er der også med blå farve tegnet en formodet energitæthed for 24

25 ursuppen. En del af ursuppen med stor energitæthed har større hastighed end c. Denne ursuppe vil søge at udligne forskelle i energitæthed ved at sprede sig. En mindre del af suppen sakker bagud og får en hastighed mindre end c. Stråling fra denne efterslæbende ursuppe kan nå os. Der er næsten ingen lyskilder i det mørke rum uden for galakseverdenen, for ursuppen er tynd. Men fra den efterslæbende ursuppe, hvor energitætheden og dermed temperaturen er større, udsendes der neutrinoer eller fotoner. Langt ude i verdensrummet ophører forøgelsen af ursuppens energitæthed. Vi må antage, at den oprindelige ursuppe fortsætter i det uendelige med konstant energitæthed og hastighed 0. Der kan opstå nye partikeluniverser i det fjerne, men vi vil vanskeligt kunne observere dem. Mikrobølgestrålingen Figur 19 Fra alle retninger i verdensrummet modtager vi mikrobølgestråling. Intensiteten af den modtagne stråling svarer til temperaturen 2,7 K. Mikrobølgerne må komme fra ursuppen. Vi kan antage, at udstrålingstemperaturen var meget høj, noget nær den oprindelige temperatur af ursuppen. Altså meget høj i forhold til temperaturen af den modtagne stråling. Forholdet mellem de to temperaturer er det omvendte af forholdet mellem bølgelængderne. Begyndelsesbølgelængden af strålen har været utroligt lille, og det hænger sammen med, at strålens hastighed i forhold til os, har været meget lille. Mikrobølgestrålingen er udsendt fra et sted, hvor ursuppens hastighed var tæt på c. Mange af de stråler, der sendes skråt hen mod os, vil blive afbøjet mod os, på en måde så vi kan observerer dem. Derved bliver billedet helt udtværet. En nærmere analyse af variationer i mikrobølgestrålingen viser en dipoleffekt d.v.s. en generel større intensitet i en bestemt retning og mindre i modsat retning. Den målte forøgelse af intensitet svarer til en temperaturforøgelse på 0,0035 K. Dipoleffekten fortolkes normalt som en konsekvens af vor galakses bevægelse i forhold til universet. Ifølge Big Bang teorien forårsages denne bevægelse af tiltrækning fra andre galakser. Ifølge suppeteorien har vor galakse fra begyndelsen af udvidelsen været placeret et stykke fra kontinenternes centrum og fået en hastighed i forhold til centrum. I forhold til 25