Universum
LagerstrĂśm, Jan
Universum Ett hav av elektroner och positroner; materiens byggstenar och gravitationens gĂĽta
© 2016 Jan Lagerström Sättning och omslagsutformning: BoD – Books on Demand Förlag: BoD – Books on Demand, Stockholm, Sverige Tryck: BoD – Books on Demand, Norderstedt, Tyskland ISBN: 978-91-7569-298-2
Innehåll Inledning
7
Universums tillkomst
9
Kvarkar
14
Betasönderfall
16
En stjärna föds
18
Materia och antimateria
19
Gammastrålning
21
Kosmisk bakgrundsstrålning
24
Gravitation
25
Tröghetskrafter
32
Svarta hål ”strålande solar”
33
Big bang
41
Mörk massa och energi
42
Ljusets utbredning i rymden
43
Ljusets hastighet
48
Fissions- och fusionprocessen
49
Planeters omloppsbanor
50
Avslutning
53
Inledning Att utforska universum är ett område som intresserar många. Det är mycket som är svårt att förstå, till exempel vad som kan ha gett upphov till så mycket energi som ständigt flödar ut från alla stjärnor i universum. Här på jorden talar vi om kommande energikriser, men i hela universum finns oändligt mycket energi. Skulle vi få tillgång till en bråkdel av all den energin skulle den räcka i all oändlighet. Vi vet också att energi kan omvandlas i olika former men inte förstöras. En fråga man kan ställa sig är hur all energi som finns i universum har bildats. Detta har lett mig in på tankar om att all energi från begynnelsen är elektriska laddningar som består av lika mycket positiv som negativ potentiell energi. Den här boken försöker på ett lättfattligt sätt redogöra för dagens teorier om universum och vilka frågor som är olösta. I boken kommer också en ny hypotes om universum minsta byggstenar att presenteras. Hypotesen har utvecklats genom att studera ett stort antal forskningsrapporter, och resultatet har lett fram till att frågor om hur gravitation, mörk energi, mörk materia och svarta hål, fission-och fusionsprocessen och universums expansion kan ses med nya ögon. Utgångspunkten, en hypotes som kommer att presenteras, är att det från begynnelsen inte fanns någonting, bara ett totalt vakuum. Det har skrivits mycket om universum och speciellt om gravitation, och det är många som har sina egna hypoteser, men hittills har gravitationens gåta inte kunnat lösas på ett trovärdigt sätt.
7
TÄNK UTANFÖR BOXEN
TÄNK ENKELT
Universums tillkomst Utifrån ett informationssystem kan man definiera ”ingenting” som ett system som består av ett oändligt antal informationselement och ett oändligt antal anti-informationselement, som existerar samtidigt och därför tar ut varandra. Maya Lincoln och Avi Wasser vid universitetet i Haifa, informationsteoretiker, föreslog detta som en ny teori om vad som fanns före Big Bang, ett symmetriskt system med oändlig information och anti-information som tar ut varandra. Ulf Danielsson, professor vid Lunds universitet, har också i sin bok Mörkret vid tidens ände omnämnt att enligt kvantmekanikens osäkerhetsrelation är ingenting helt i vila, det finns ständigt en aktiv rörelse även i vakuum, partiklar som ständigt skapas och förintas. Ett rimligt antagande är därför att hela universum från begynnelsen var ett totalt ”laddningsfritt” vakuum (”ingenting”). I boken framkommer att galaxernas rymd består av ett stort cluster av elektroner, varför antagandet om ett laddningsfritt vakuum är en förutsättning för följande hypotes. Det är många nya begrepp som jag lite kort kommer att förklara innan jag kommer in på mina tankar om universum. Jag har utgått från att allt som finns har sitt ursprung i två elementarpartiklar, den sortens partiklar som inte går att dela upp i mindre delar. Det är elektroner som de allra flesta känner till och dess antipartikel positroner. Det är två partiklar med samma massa och storlek på laddning, men med olika tecken, plus och minus. I CERN:s partikelaccelerator kan positron-elektron parbildning fås om energi motsvarande elektronens och positronens massa gånger ljushastigheten i kvadrat tillförs. Att den tillförda energin krävs är 9
för att överbrygga det stora elektriska laddningsfält som råder i universum. I vakuum och starka elektriska och elektromagnetiska fält har också Schwinger, S. P. Gavrilov, D. M. Gitman och A.M. Chervyakov teoretiskt visat att elektrisk instabilitet råder. Spontant kommer elektron-positron par att bildas. Eftersom universum från begynnelsen kan antas vara ett laddningsfritt vakuum, som är en elektrisk instabilitet, kommer hela universum spontant byggas upp av elektron-positron parbildningar. Dessa elementarpartiklar, elektroner och positroner, annihilerar (tar ut) varandra och bildas på nytt hela tiden; partiklar som ständigt skapas och förintas. Någon energi krävs inte för att få en elektron-positron parbildning i ett laddningsfritt vakuum, den negativa partikeln har lika stor negativ energi och massa som den positiva partikels energi och massa, nollsummespel. Om en störning inträder i parbildningsprocessen kommer positroner eller elektroner accelereras, bilda spinn, och i stort sett kommer hela dess elektriska laddning övergå i rörelseenergi. Det utlöser en typ av kedjereaktion som gör att delar av universum utvecklas mycket snabbt. Är det positroner som bildar kvarkarnas spinn fås materia. Protonens massa som består av två uppkvarkar och en nerkvark är 1836 me (elektronmassor) och neutronens massa som består av två nerkvarkar och en uppkvark är 1839 me. För varje bildad proton och neutron kommer lika många elektroner bli kvar som antalet positroner i den bildade massan. Elektronerna blir rymdens ”atmosfär”. Antimateria skapas på samma sätt av elektronerspinn som ger antikvarkar och positronerna bildar då antimaterians ”atmosfär”. Hur kvarkarna är uppbyggda framgår av nästa avsnitt. 10