1. TOEN HET LICHT KWAMTOEN HET LICHT KWAM
Hoe ontstond de oerknalHoe ontstond de oerknal
C. de JagerC. de Jager

2. Edwin Hubble (1889 – 1953)Edwin Hubble (1889 – 1953)

3. Hubble’s probleem: wat is eenHubble’s probleem: wat is een
spiraal”nevel” ?spiraal”nevel” ?

4. Dieper in het heelal: veel meer!Dieper in het heelal: veel meer!
Ca. 100 miljard stelsels in het heelalCa. 100 miljard stelsels in het heelal

5. Dichtbij of veraf? Hoe ver wel?Dichtbij of veraf? Hoe ver wel?

6. Slipher Hubble, HumasonSlipher Hubble, Humason
(Mt Wilson sterrenwacht)(Mt Wilson sterrenwacht)
• Slipher kon van ca. 40 ver gelegen spiraalnevelsSlipher kon van ca. 40 ver gelegen spiraalnevels
de verwijderingsnelheid meten; methode:de verwijderingsnelheid meten; methode:
bepaal de verplaatsing van de spectraallijnenbepaal de verplaatsing van de spectraallijnen
• Hubble en Humason bevestigden Slipher’sHubble en Humason bevestigden Slipher’s
vondst: sterk rood verschoven spectra; devondst: sterk rood verschoven spectra; de
meesten blijken zich van ons temeesten blijken zich van ons te verwijderenverwijderen!!
• Daarna bepaalde Hubble de afstanden van dieDaarna bepaalde Hubble de afstanden van die
stelsels: destelsels: de expansie van het heelalexpansie van het heelal ontdekt!ontdekt!
• Deze ontdekking stamt uit 1929, maar deDeze ontdekking stamt uit 1929, maar de
metingen van de verwijderingsnelheid waren almetingen van de verwijderingsnelheid waren al
eerder bekendeerder bekend

7. Hubble’s relatie afstand - snelheidHubble’s relatie afstand - snelheid (1929)(1929)
Toonde dat het heelal uitzet!Toonde dat het heelal uitzet!

8. Latere, meer gedetailleerde versieLatere, meer gedetailleerde versie

9. Georges LemaGeorges Lemaîître (1894 - 1966)tre (1894 - 1966)
• Speculeerde twee jaar vóór Hubble dat hetSpeculeerde twee jaar vóór Hubble dat het
Heelal uitzet (op grond van eerdere metingenHeelal uitzet (op grond van eerdere metingen
van Hubble en de theorie van Einstein, gewijzigdvan Hubble en de theorie van Einstein, gewijzigd
door Friedmann en De Sitter)door Friedmann en De Sitter)
• 1931: theorie - het Heelal begon heel klein1931: theorie - het Heelal begon heel klein
• 1946: hypothese: oeratoom1946: hypothese: oeratoom (l’atome primitif)(l’atome primitif)
• 1948: idee verder uitgewerkt door Gamow1948: idee verder uitgewerkt door Gamow
• Deze stelde: het oerheelal moet aanvankelijk ergDeze stelde: het oerheelal moet aanvankelijk erg
heet zijn geweest; koelde al expanderend afheet zijn geweest; koelde al expanderend af

10. Het model van LemaHet model van Lemaîître - Gamowtre - Gamow

11. DE OERKNALDE OERKNAL
““De dag zonder gisteren”De dag zonder gisteren”
(Lema(Lemaîître)tre)
Wat gebeurde toen?Wat gebeurde toen?

12. Schijnbare zijstap: een zwart gatSchijnbare zijstap: een zwart gat
• Zwart gat is een zodanig samengeperst stuk materie datZwart gat is een zodanig samengeperst stuk materie dat
de aantrekking ervan verhindert dat licht hieruit ontsnaptde aantrekking ervan verhindert dat licht hieruit ontsnapt
• Ontsnappingsnelheid VOntsnappingsnelheid V∞∞
• Schrijf massa M in grammen en straal R in cm dan isSchrijf massa M in grammen en straal R in cm dan is
• VV∞∞ == √√ (2GM/R), waarin G = gravitatie constante = 6,67(2GM/R), waarin G = gravitatie constante = 6,67
1010 -8-8
dynes cmdynes cm -2-2
gg -2-2
• Als VAls V∞∞ = c (snelheid van het licht = 300.000 km/sec) dan= c (snelheid van het licht = 300.000 km/sec) dan
hebben we te doen met een zwart gathebben we te doen met een zwart gat

13. Zwarte gatenZwarte gaten
• Als de zon tot een bol van 3 km wordtAls de zon tot een bol van 3 km wordt
samengeperst dan is dit een zwart gatsamengeperst dan is dit een zwart gat
• De Mt. Everest in één nanometer: idemDe Mt. Everest in één nanometer: idem
• Formule: diameter D = 2,96 10Formule: diameter D = 2,96 10-27-27
M, waarbijM, waarbij
D in meters en massa M in kgD in meters en massa M in kg

14. Lichtgolf en lichtdeeltje (foton)Lichtgolf en lichtdeeltje (foton)
• Licht heeft een duaal karakter – het is eenLicht heeft een duaal karakter – het is een
deeltje maar ook een golfbewegingdeeltje maar ook een golfbeweging
• Het lichtdeeltje heeft afmeting, dit isHet lichtdeeltje heeft afmeting, dit is
ongeveer de golflengteongeveer de golflengte λλ
• Licht heeft ook energie (ELicht heeft ook energie (E fotonfoton ):):
• EE fotonfoton = 1,99 10= 1,99 10-18-18
// λλ ergerg
= 1,24 10= 1,24 10-6-6
// λλ eV (= elektron Volt; een veeleV (= elektron Volt; een veel
gebruikte eenheid van energie)gebruikte eenheid van energie)

15. Een vreemde vraag:Een vreemde vraag:
Kan een foton een zwart gat zijn?Kan een foton een zwart gat zijn?
Dus: zoek relatie middellijn enDus: zoek relatie middellijn en
massa voor fotonmassa voor foton

16. Antwoord is bevestigend – of nietAntwoord is bevestigend – of niet
• Foton heeft een afmeting: golflengteFoton heeft een afmeting: golflengte λλ

17. Antwoord is bevestigend – of nietAntwoord is bevestigend – of niet
• Foton heeft een afmeting: golflengteFoton heeft een afmeting: golflengte λλ
• Foton heeft energie = 1,99 10Foton heeft energie = 1,99 10-25-25
// λλ JJ

18. Antwoord is bevestigend – of nietAntwoord is bevestigend – of niet
• Foton heeft een afmeting: golflengteFoton heeft een afmeting: golflengte λλ
• Foton energie: EFoton energie: E fotonfoton = 1,99 10= 1,99 10-25-25
// λλ JJ
• Einstein: E = m cEinstein: E = m c22
, met m = massa en c =, met m = massa en c =
lichtsnelheidlichtsnelheid

19. Antwoord is bevestigend – of nietAntwoord is bevestigend – of niet
• Foton heeft een afmeting: golflengteFoton heeft een afmeting: golflengte λλ
• Foton energie: EFoton energie: E fotonfoton = 1,99 10= 1,99 10-25-25
// λλ JJ
• Einstein: E = m cEinstein: E = m c22
, met m = massa en c =, met m = massa en c =
lichtsnelheidlichtsnelheid
• Foton is dus geassocieerd met eenFoton is dus geassocieerd met een
massa: mmassa: mff = E / c= E / c22
= ??= ??

20. Antwoord is dus bevestigend:Antwoord is dus bevestigend:
• Pas de formule voor diameter van eenPas de formule voor diameter van een
zwart gat toe op fotonen en wat blijkt?zwart gat toe op fotonen en wat blijkt?
• Een foton is een zwart gat als deEen foton is een zwart gat als de
golflengte is: 4,05golflengte is: 4,05 xx 1010-35-35
mm
• Men noemt deze lengte deMen noemt deze lengte de Planck lengtePlanck lengte
• Deze korte golflengte komt overeen metDeze korte golflengte komt overeen met
een zeer grote energie: 2een zeer grote energie: 2 xx 101099
Joule; dit isJoule; dit is
1,21,2 xx 10102828
eV (= elektron Volt)eV (= elektron Volt)

21. Antwoord is ook ontkennend:Antwoord is ook ontkennend:
• Als een foton een zwart gat is, of kleiner, dan isAls een foton een zwart gat is, of kleiner, dan is
het geen foton meer – het is een deeltje waaruithet geen foton meer – het is een deeltje waaruit
geen licht kan ontsnappengeen licht kan ontsnappen
• Begrippen ‘golflengte’, ‘foton’, ‘afmeting’ enBegrippen ‘golflengte’, ‘foton’, ‘afmeting’ en
‘massa’ verliezen zin bij een ‘lichtdeeltje’ dat,‘massa’ verliezen zin bij een ‘lichtdeeltje’ dat,
kleiner dan de Planck lengte, geen ‘licht’ meer iskleiner dan de Planck lengte, geen ‘licht’ meer is
• Dus: bij golflengten onder de Planck lengteDus: bij golflengten onder de Planck lengte
hebben ‘licht’ en ‘deeltje’ geen betekenishebben ‘licht’ en ‘deeltje’ geen betekenis
• Dit geldt ook voor de natuurkundige wetten, dieDit geldt ook voor de natuurkundige wetten, die
immers gebaseerd zijn op begrippen zoalsimmers gebaseerd zijn op begrippen zoals
massa, lengte, tijd, enz.massa, lengte, tijd, enz.

22. Intermezzo: Planck eenhedenIntermezzo: Planck eenheden
• Planck lengte = 4,05Planck lengte = 4,05 x 10x 10 -35-35
metermeter
• Planck massa = 5,46Planck massa = 5,46 x 10x 10 -8-8
kilogramkilogram
• Planck tijd = 1,35Planck tijd = 1,35 x 10x 10 -43-43
secondeseconde
• Planck energie =Planck energie = 22 x 10x 10 99
JouleJoule
• Planck temperatuur = 3,55Planck temperatuur = 3,55 x 10x 10 3232
KelvinKelvin
• En zo meer. Fundamenteel is deEn zo meer. Fundamenteel is de
• Planck constante h = 6,63Planck constante h = 6,63 x 10x 10 -34-34
Joule.secJoule.sec

23. Nieuw begripNieuw begrip
KwantumfluktuatiesKwantumfluktuaties

24. KwantumfluctuatiesKwantumfluctuaties
• Heisenberg’sHeisenberg’s onzekerheidsrelatieonzekerheidsrelatie ::
• Het product van de onzekerheden in tijdHet product van de onzekerheden in tijd
en in energie is groter des te korter heten in energie is groter des te korter het
tijdinterval is;tijdinterval is; ΔΔE.E.ΔΔt < h/4t < h/4ππ
• In tijdspannes korter dan de Planck-tijdIn tijdspannes korter dan de Planck-tijd
kankan dusdus de energie zeer sterk variëren;de energie zeer sterk variëren;
men noemt ditmen noemt dit kwantumfluctuatieskwantumfluctuaties

25. Kwantumfluctuaties in vacuümKwantumfluctuaties in vacuüm
• Een kwantumfluctuatie duurt niet langerEen kwantumfluctuatie duurt niet langer
dan de Planck tijd: tdan de Planck tijd: tPP = 5,4= 5,4 xx 1010 - 44- 44
secondeseconde
• Ook in het absolute vacuüm zullenOok in het absolute vacuüm zullen
zulke fluctuaties optredenzulke fluctuaties optreden
• Dit kan leiden tot vorming en daaropDit kan leiden tot vorming en daarop
volgende annihilatie van deeltjes envolgende annihilatie van deeltjes en
antideeltjesantideeltjes binnen de Planck-tijdbinnen de Planck-tijd

26. Het ontstaan van energiebellenHet ontstaan van energiebellen
tijdens kwantumfluctuatiestijdens kwantumfluctuaties
• DE kwantum fluctuaties leidt tot zeer korteDE kwantum fluctuaties leidt tot zeer korte
vorming van energiebellenvorming van energiebellen
• Een bel energie leidt tot de vorming vanEen bel energie leidt tot de vorming van
een deeltje plus antideeltjeeen deeltje plus antideeltje
• Binnen een Planck-tijd zijn ze weerBinnen een Planck-tijd zijn ze weer
verdwenenverdwenen
• Ook de tijd fluctueert, zowel positief alsOok de tijd fluctueert, zowel positief als
negatief, in een Planck intervalnegatief, in een Planck interval

27. Vorming en annihilatie binnen de Planck-tijd.Vorming en annihilatie binnen de Planck-tijd.
Let op: ook fluctuaties in de tijdLet op: ook fluctuaties in de tijd

28. Oerknal hypotheseOerknal hypothese
• De hypothese: een uitzonderlijke fluctuatieDe hypothese: een uitzonderlijke fluctuatie
in het absolute niets leidde tot de oerknalin het absolute niets leidde tot de oerknal
• De energie van een Planck ‘deeltje’ komtDe energie van een Planck ‘deeltje’ komt
overeen met een temperatuur van 10overeen met een temperatuur van 103232
Kelvin (want 1 eV ~ 11600 K ~ 10Kelvin (want 1 eV ~ 11600 K ~ 1044
K)K)
• Dit was de vermoedelijke temperatuurDit was de vermoedelijke temperatuur
direct na de oerknaldirect na de oerknal

29. ACHTEREENVOLGENDEACHTEREENVOLGENDE
EPISODEN IN DE EERSTEEPISODEN IN DE EERSTE
(MICRO-)SECONDE(MICRO-)SECONDE
1.1. De Planck episodeDe Planck episode
2.2. InflatieInflatie
3.3. DeeltjesvormingDeeltjesvorming

30. 1. DE PLANCK EPISODE1. DE PLANCK EPISODE
• De periode waarin de relativiteitstheorie (theorieDe periode waarin de relativiteitstheorie (theorie
van structuren en zwaartekracht in het heelal)van structuren en zwaartekracht in het heelal)
en de kwantummechanica (theorie van heten de kwantummechanica (theorie van het
kleinste en puntvormige) onverenigbaar zijnkleinste en puntvormige) onverenigbaar zijn
• Ook de periode waarin het begrip ‘kracht’ niet teOok de periode waarin het begrip ‘kracht’ niet te
definiëren is, omdat de natuurkundige wetten datdefiniëren is, omdat de natuurkundige wetten dat
niet zijnniet zijn
• Voorgestelde oplossingen: geen trillendeVoorgestelde oplossingen: geen trillende
deeltjes maar trillende snaartjes en ‘branen’deeltjes maar trillende snaartjes en ‘branen’
(trillende vlakjes): de ‘snaartheorie’(trillende vlakjes): de ‘snaartheorie’
• Deze hypothese is nog niet bevestigdDeze hypothese is nog niet bevestigd

31. Krachten na de oerknalKrachten na de oerknal
• Er zijn vier krachten werkzaam in de natuur; nietEr zijn vier krachten werkzaam in de natuur; niet
meer!meer!
• 1. De zwakste kracht: zwaartekracht1. De zwakste kracht: zwaartekracht
• 2. elektromagnetische kracht2. elektromagnetische kracht
• 3. de zwakke kernkracht3. de zwakke kernkracht
• 4. de sterke kernkracht4. de sterke kernkracht
• Alle krachten die we in de natuur waarnemen,Alle krachten die we in de natuur waarnemen,
zijn te herleiden tot één van deze vierzijn te herleiden tot één van deze vier

32. Vereniging van krachten ?Vereniging van krachten ?
• Maxwell (ca. 1850): verenigde elektrische enMaxwell (ca. 1850): verenigde elektrische en
magnetische krachten tot één: demagnetische krachten tot één: de
elektromagnetische krachtelektromagnetische kracht
• Dat is een intrigerend voorbeeld!Dat is een intrigerend voorbeeld!
• Vraag: kunnen de drie andere krachten hiermeeVraag: kunnen de drie andere krachten hiermee
verenigd worden tot één? De Grote Universeleverenigd worden tot één? De Grote Universele
Theorie (GUT) !Theorie (GUT) !
• Schijnt te kunnen bij zeer grote energieën in hetSchijnt te kunnen bij zeer grote energieën in het
heelal; daar wordt hard aan gewerkt!heelal; daar wordt hard aan gewerkt!

33. Aanvankelijk scenario: krachten zijn evenAanvankelijk scenario: krachten zijn even
sterk en verenigd bij zeer grote energieënsterk en verenigd bij zeer grote energieën
((10101616
GeV = 10GeV = 102525
eV = 10eV = 102929
K)K)

34. Verbeterd: bij < 2Verbeterd: bij < 2 xx 10101111
eV zijneV zijn
twee van de vier reeds gescheidentwee van de vier reeds gescheiden

35. Afscheiding van zwaartekrachtAfscheiding van zwaartekracht
• Hypothese: tijdens de oerknal in deHypothese: tijdens de oerknal in de
Planck fase werd de zwaartekracht van dePlanck fase werd de zwaartekracht van de
overige krachten gescheidenoverige krachten gescheiden
• Daarbij kwam de (latente) energie vrij dieDaarbij kwam de (latente) energie vrij die
de zwaartekracht aan die krachtende zwaartekracht aan die krachten
gebonden hieldgebonden hield
• Dit leidde tot het begin van de expansieDit leidde tot het begin van de expansie
van het heelalvan het heelal

36. Toen kwam het lichtToen kwam het licht
• Tijdens en direct na de oerknal bestondTijdens en direct na de oerknal bestond
het heelal uitsluitend uit stralinghet heelal uitsluitend uit straling
• Materie kon (nog) niet gevormd wordenMaterie kon (nog) niet gevormd worden
• Die straling zou voor onze ogen nietDie straling zou voor onze ogen niet
zichtbaar zijn: want ze was van enormzichtbaar zijn: want ze was van enorm
korte golflengte en grote energiekorte golflengte en grote energie

37. 2. KORTDURENDE PERIODE VAN2. KORTDURENDE PERIODE VAN
INFLATIEINFLATIE
• Na 10Na 10-35-35
seconde werd de sterkeseconde werd de sterke
kernkracht afgescheiden. De vrijkomendekernkracht afgescheiden. De vrijkomende
bindingsenergie leidde tot zeer versneldebindingsenergie leidde tot zeer versnelde
expansie van het heelal: deexpansie van het heelal: de inflatieinflatie..
• De periode van de inflatie duurde tot ca.De periode van de inflatie duurde tot ca.
1010-32-32
secondeseconde

38. Snelle groei tijdens inflatieSnelle groei tijdens inflatie
• In die periode moet de omvang van hetIn die periode moet de omvang van het
heelal gegroeid zijn tot ca. 10 tot 20 cm!heelal gegroeid zijn tot ca. 10 tot 20 cm!
Heelal reeds zo groot als een kokosnoot.Heelal reeds zo groot als een kokosnoot.
• Expansiesnelheid was tijdens inflatie veelExpansiesnelheid was tijdens inflatie veel
groter dan de lichtsnelheid: degroter dan de lichtsnelheid: de ruimteruimte
expandeerde en nam materie met zichexpandeerde en nam materie met zich
meemee

39. Het horizon probleem (1)Het horizon probleem (1)
• Inflatie verklaart het ‘horizon probleem’:Inflatie verklaart het ‘horizon probleem’:
• Waarneming toont dat in twee tegenoverWaarneming toont dat in twee tegenover
liggende richtingen het heelal vrijwel exactliggende richtingen het heelal vrijwel exact
dezelfde temperatuur heeftdezelfde temperatuur heeft

40. De kosmische microgolf achtergrond stralingDe kosmische microgolf achtergrond straling
N.B.: fluctuaties overdreven groot getekendN.B.: fluctuaties overdreven groot getekend

41. Het horizon probleem (2)Het horizon probleem (2)
• Temperatuurgelijkheid is alleen mogelijkTemperatuurgelijkheid is alleen mogelijk
als die twee delen eens zo dicht bijeenals die twee delen eens zo dicht bijeen
waren dat ze (door een lichtstraal) kondenwaren dat ze (door een lichtstraal) konden
communicerencommuniceren
• Toch is de reistijd van een signaal tussenToch is de reistijd van een signaal tussen
die twee tegenover liggende delen ca.die twee tegenover liggende delen ca.
tweemaal de leeftijd van het heelal: hettweemaal de leeftijd van het heelal: het
‘horizon probleem’.‘horizon probleem’.

42. Inflatie lost het horizonprobleem opInflatie lost het horizonprobleem op
• De communicatie tussen ‘verre’ delen vanDe communicatie tussen ‘verre’ delen van
het oerheelal was wèl mogelijk vóór dehet oerheelal was wèl mogelijk vóór de
inflatieinflatie
• Zo tekent de huidige verdeling vanZo tekent de huidige verdeling van
temperaturen over het heelal nog steedstemperaturen over het heelal nog steeds
de situatie van vóór de inflatiede situatie van vóór de inflatie
• Dit is dus de periode vóór en tot 10Dit is dus de periode vóór en tot 10-35-35
ss

43. 3. EPISODE VAN3. EPISODE VAN
DEELTJESVORMINGDEELTJESVORMING
• In alle theorieën moeten de krachten zichIn alle theorieën moeten de krachten zich
gescheiden hebben toen de temperatuur gezaktgescheiden hebben toen de temperatuur gezakt
was tot 10was tot 101515
K (na 10K (na 10-12-12
seconde)seconde)
• Daarna werd geleidelijk deeltjesvorming mogelijkDaarna werd geleidelijk deeltjesvorming mogelijk
• Deeltjesvorming lijkt wat op condensatie: inDeeltjesvorming lijkt wat op condensatie: in
waterdamp boven 100 ºC zullen waterdruppelswaterdamp boven 100 ºC zullen waterdruppels
niet blijvend bestaan; onder die grens zijnniet blijvend bestaan; onder die grens zijn
druppels stabielerdruppels stabieler

44. Vorming van quarks en gluonenVorming van quarks en gluonen
• Quarks zijn de bestanddelen van protonen en neutronen.Quarks zijn de bestanddelen van protonen en neutronen.
Ze worden bijeengehouden door gluonenZe worden bijeengehouden door gluonen
• Bij te hoge temperaturen zal de reactie: deeltje +Bij te hoge temperaturen zal de reactie: deeltje +
antideeltje = twee gamma kwanten naar rechtsantideeltje = twee gamma kwanten naar rechts
overheersen; het heelal bestaat uit stralingoverheersen; het heelal bestaat uit straling
• Het omgekeerde proces: paarproductie treedt pas op bijHet omgekeerde proces: paarproductie treedt pas op bij
lagere temperaturen; dan vormen deeltjes zichlagere temperaturen; dan vormen deeltjes zich
• vorming van quarks en gluonen in de periode vanvorming van quarks en gluonen in de periode van
1010-12-12
tot 10tot 10-5-5
secondeseconde
• Dan is temperatuur tenslotte gezakt tot 3Dan is temperatuur tenslotte gezakt tot 3 xx 10101212
KK

45. DIT IS WELLICHTDIT IS WELLICHT
TOETSBAAR!TOETSBAAR!
• In versnellers zoals de Relativistic HeavyIn versnellers zoals de Relativistic Heavy
Ion Collider en de Large Hadron ColliderIon Collider en de Large Hadron Collider
zijn experimenten in voorbereidingzijn experimenten in voorbereiding
• Idee: laat zware atoomkernen (bijv. goud)Idee: laat zware atoomkernen (bijv. goud)
op elkaar botsen bij heel grote energieënop elkaar botsen bij heel grote energieën
• Bij voldoend grote energieën moeten zichBij voldoend grote energieën moeten zich
dan - heel kort - quarks en gluonendan - heel kort - quarks en gluonen
vormenvormen

46. Eerste resultaten reeds gevonden!Eerste resultaten reeds gevonden!
• Frontale botsingen van zware goudkernen in R.H.I.C. bijFrontale botsingen van zware goudkernen in R.H.I.C. bij
energie van boven 2energie van boven 2 xx10101313
eVeV
• Deze grote kernen bevatten ca. 200 protonen enDeze grote kernen bevatten ca. 200 protonen en
neutronenneutronen
• Botsing leidt gedurende 5Botsing leidt gedurende 5xx1010-23-23
sec tot vuurbol vansec tot vuurbol van
duizenden quarks en gluonen die zich snel herenigenduizenden quarks en gluonen die zich snel herenigen
• Onverwacht resultaat: deze wolk heeft karakter van eenOnverwacht resultaat: deze wolk heeft karakter van een
vloeistof en niet van een gasplasmavloeistof en niet van een gasplasma
• Vraag: gedroeg beginnend heelal zich ook als vloeistof?Vraag: gedroeg beginnend heelal zich ook als vloeistof?

47. Vorming van protonen en neutronenVorming van protonen en neutronen
• Onder temperaturen van ca. 10Onder temperaturen van ca. 101212
K zullen quarksK zullen quarks
en gluonen zich kunnen samenvoegen toten gluonen zich kunnen samenvoegen tot
protonen en neutronen – deprotonen en neutronen – de baryonenbaryonen
• Daaruit vormden zich tussen 300 sec. en 30Daaruit vormden zich tussen 300 sec. en 30
minuten de lichtste elementen: waterstof,minuten de lichtste elementen: waterstof,
deuterium, helium-3, helium-4 en lithiumdeuterium, helium-3, helium-4 en lithium
• Nu is toetsing mogelijk: kloppen waargenomenNu is toetsing mogelijk: kloppen waargenomen
aantalverhoudingen met berekende? - ja!aantalverhoudingen met berekende? - ja!

48. Verhouding deeltjes aantallen in oerheelalVerhouding deeltjes aantallen in oerheelal

49. Probleem van de baryonenProbleem van de baryonen
• Er zouden in het heelal evenveel baryonen alsEr zouden in het heelal evenveel baryonen als
fotonen moeten zijnfotonen moeten zijn
• Maar: er zijn ruim 10Maar: er zijn ruim 1099
maal meer fotonenmaal meer fotonen
• Antwoord: er vormde zich materie en antimaterieAntwoord: er vormde zich materie en antimaterie
inin bijnabijna even grote hoeveelheden; dieeven grote hoeveelheden; die
annihileerde en slechts fotonen bleven overannihileerde en slechts fotonen bleven over
• Voorbeeld: als 101 materiedeeltjes en 100Voorbeeld: als 101 materiedeeltjes en 100
deeltjes antimaterie gevormd wordt, dan zullendeeltjes antimaterie gevormd wordt, dan zullen
bij annihilatie materie + antimaterie 200 fotonenbij annihilatie materie + antimaterie 200 fotonen
gevormd worden en blijft een materiedeeltje overgevormd worden en blijft een materiedeeltje over

50. Waarom is er materie in het heelal?Waarom is er materie in het heelal?
• Er werd echter niet een extra deeltjeEr werd echter niet een extra deeltje
gevormd op 200, maar ca. één op meergevormd op 200, maar ca. één op meer
dan miljard deeltjes materie - antimaterie.dan miljard deeltjes materie - antimaterie.
• Nog onbegrepen waaromNog onbegrepen waarom
• Als dat niet het geval was geweest danAls dat niet het geval was geweest dan
bestond het heelal nu uitsluitend uitbestond het heelal nu uitsluitend uit
straling zonder materiestraling zonder materie

51. SAMENVATTINGSAMENVATTING
• Planck ‘episode’, oerknal: 10Planck ‘episode’, oerknal: 10-43-43
sec; 10sec; 103232
KK
• Inflatie begint: 10Inflatie begint: 10-35-35
sec; 10sec; 102828
KK
• Inflatie eindigt: 10Inflatie eindigt: 10-32-32
sec; 10sec; 102727
KK
• Laatste krachtscheiding: 10Laatste krachtscheiding: 10-10-10
sec; 10sec; 101515
KK
• Quark – gluon ‘vloeistof’: 10Quark – gluon ‘vloeistof’: 10-6-6
sec; 10sec; 101313
KK
• Baryogenese (protonen; neutronen): 10Baryogenese (protonen; neutronen): 10-6-6
sec;sec;
10101313
KK
• Vorming lichtste vier atoomkernen: 300 s; 10Vorming lichtste vier atoomkernen: 300 s; 1099
KK