De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

Hans Hilgenkamp Studium Generale Universiteit Twente 12 November 2009.

Verwante presentaties


Presentatie over: "Hans Hilgenkamp Studium Generale Universiteit Twente 12 November 2009."— Transcript van de presentatie:

1 Hans Hilgenkamp Studium Generale Universiteit Twente 12 November 2009

2 Arago symposium 25 November, hier in de Vrijhof Programma 08:30 Ontvangst met koffie en thee 09:00 Opening door de voorzitter en dagvoorzitter Prof. W.J. Briels 09:15 Prof.dr.ir F.A. Bais Van Kepler via Einstein naar Supersnaren… 10:15 Koffie- en theepauze 10:45 A. de Waard 11:45 L. Rademaker 12:45 Lunch 13:45 Prof. Dr. Piet Mulders Het standaardmodel van de deeltjesfysica en de grenzen daarvan. 14:45 Prof. Dr. J. van der Schaar 15:45 Koffie- en theepauze J. Heise De horizon van het heelal, grenzen aan ruimte en tijd Afsluiting met borrel

3

4 Historische veronderstellingen over licht en bepaling van de lichtsnelheid: Abu Ali al Hasan Ibn al-Haytham (965 – 1039): lichtsnelheid is eindig De oude Grieken: Empedocles (492 v.C. – 432 v.C.): licht beweegt Oude Islamitische wetenschap: Euclides (325 v.C. – 265 v.C.) en Ptolomaeus ( ): Licht komt uit je ogen, en gaat oneindig snel. Aristoteles (384 v.C. – 322 v.C.) : Licht is wel ‘iets’, maar het beweegt niet

5 Ibn al-Haytham (965 – ca. 1039): lichtsnelheid is eindig Galileo Galilei ( ): Pogingen lichtsnelheid te meten tussen bergtoppen; In ieder geval meer dan 10 keer zo snel als de snelheid van het geluid Ole Rømer ( ): Bepaling lichtsnelheid uit optreden van maansverduistering van Io, gerelateerd aan afstand aarde-Jupiter. Hij vond: c = km/s (1676). Hippolyte Fizeau ( ): Met draaiend tandrad (‘chopper’) gepulste lichtstraal over 17 km van Suresnes naar Montmarte en terug. Hij vond c = km/s (1849) Albert Michelson ( ). Met snel draaiende spiegel, c = km/s (1879) Kepler ( ) & Descartes ( ) : lichtsnelheid is oneindig Historische veronderstellingen over licht en bepaling van de lichtsnelheid:

6 Maxwell vergelijkingen (1873) voor electrische en magnetische velden: In vacuum: James Clerk Maxwell ( ) Golfvergelijkingen:

7 Lichtsnelheid in vacuum: c = ,458 km/sec onafhankelijk van golflengte

8

9

10 Michelson- Morley interferometer experiment (1887), voor de detectie van ‘etherwind’ Zonder etherwindMet etherwind

11 Young’s dubbele spleet experiment (1803): Golven (1803) Licht-quanta, dus deeltjes? (geen van) Beide !! Golf – deeltjes dualiteit Energie per lichtdeeltje (‘foton’) gerelateerd aan golflengte; hoe kleiner de golflengte hoe groter de energie per foton.

12 Maxwell vergelijkingen (1873) voor electrische en magnetische velden: In vacuum: James Clerk Maxwell ( ) Golfvergelijkingen:

13 Lichtsnelheid in vacuüm : Lichtsnelheid in een medium (vaste stof, gas, lucht): Metde ‘brekingsindex’

14 ‘Fase-snelheid’, ‘groepssnelheid’ en ‘signaalsnelheid’ Speelt bijv. een rol bij samengestelde golven Fase snelheid v fase Groepssnelheid v groep Twee golven met frequentie ω 1 en ω 2 en voortplantingssnelheden v 1 en v 2

15 M.C. Escher, ‘Relativity’, 1953 Relativiteit

16 50 km/uur Isaac Newton Galileo Galilei Inzittenden in de ene tram zien andere tram met 100 km/uur voorbijkomen Klassieke relativiteit

17 Speciale relativiteit (1905) km/s Albert Einstein Voor alle waarnemers zijn de natuurwetten gelijk, en is de lichtsnelheid in vacuüm gelijk aan c 50 km/uur

18 km/s Albert Einstein km/s Speciale relativiteit Voor alle waarnemers zijn de natuurwetten gelijk, en is de lichtsnelheid in vacuüm gelijk aan c

19 Speciale relativiteit Besef van tijd en ruimte is voor verschillende waarnemers ongelijk: (‘tijd-dilatatie’ en ‘Lorentz contractie’): Met de Lorentz factor:

20 km/s Albert Einstein km/s Voor stilstaande waarnemer lijkt de klok in de raket ongeveer 12.5 keer langzamer te gaan dan de eigen klok. Voor de stilstaande waarnemer én voor een waarnemer in de raket gaat de lichtstraal met de lichtsnelheid c. Speciale relativiteit

21 Tijd-dilatatie in de praktijk; muon verval Muonen worden aangemaakt door kosmische straling in bovenste lagen van de atmosfeer, op zo’n 10 km hoogte: Muonen vervallen in 1 electron en twee neutrino’s. Vervaltijd in rust is τ ≈ 2 x sec Licht legt in 2 x10 -6 sec een afstand af van km/sec x sec = 0.6 km en muon zou dus nooit in staat moeten kunnen zijn om de grond te bereiken voordat het vervalt.. De clue is dat de met de muon meereizende tijd veel langzamer gaat dan de tijd voor de stilstaande waarnemer op de grond. De snelheid v ≈ c en dus γ ≈ (Voor het muon lijkt dus ook de atmosfeer veel dunner te zijn)

22 km/s Albert Einstein km/s Voor stilstaande waarnemer lijkt de klok in de raket ongeveer 12.5 keer langzamer te gaan dan de eigen klok. Voor de stilstaande waarnemer én voor een waarnemer in de raket gaat de lichtstraal met de lichtsnelheid c. Speciale relativiteit

23 Voor de stilstaande waarnemer én voor een waarnemer in de raket A gaat raket B met nét iets minder dan de lichtsnelheid c. Speciale relativiteit BA km/s Albert Einstein

24 Nog wat consequenties van speciale relativiteit: Met m de ‘rustmassa’, en Relatie tussen energie E en massa m : Consequenties: Het kost oneindig veel energie om een deeltje met massa ≠ 0 tot v = c te versnellen. Als v = 0, dan E = mc 2

25 ‘Tachyonen’, v > c Als v groter is dan c, dan wordt de noemer in γ imaginair. Dan bestaat alleen een reële oplossing voor E als de rustmassa ook imaginair is. Het kost dan oneindig veel energie om een deeltje naar c te vertragen ! Maar wat zijn deeltjes met imaginaire massa en bestaan die ????????

26 ‘Tachyonen en tachyonenergie zijn in toenemende mate een begrip aan het worden op onze aarde. En dit is ook heel logisch gezien de grote voordelen die tachyonenergie voor ons mensen te bieden heeft. Wat te denken van het krachtige en snelle effect van tachyonenergie op geneeskundig gebied? ‘ Uit ‘Tachyonenergie brengt heling voor ons mensen op alle niveaus, dus fysiek, emotioneel, mentaal en spiritueel. Het is een kosteloze, schone manier van energievoorziening. Het is een manier om elektrosmog, een buitengewoon hinderlijk bijproduct van ons elektriciteitsgebruik, te neutraliseren.’

27 Algemene relativiteit (1916) De speciale relativiteitstheorie gaat over relatieve bewegingen met constante snelheid. De algemene relativiteits-theorie gaat over de rol van versnellingen en (zwaarte)-krachten Ging Newton nog uit van een 3-dimensionale vlakke ‘Euclidische’ ruimte + tijd, volgens Einstein is de ruimte-tijd gekromd onder invloed van massa.

28 Gravitational lensing Galaxy Cluster (Hubble)

29 Het expanderende heelal

30 Kosmische achtergrondstraling Toen het heelal was afgekoeld tot ongeveer 4000 K (ongeveer jaar na de oerknal), werden elektronen ingevangen door de atoomkernen. Hierdoor wordt het helaal optisch transparant. Warmtestraling met een karakteristieke temperatuur van 4000 K kan dan een heel eind door het helaal bewegen zonder te botsen. En veel fotonen vliegen nog steeds rond, nu dus al zo’n 13.7 miljard jaar!

31 Golflengteverlenging door expanderend universum (‘Roodverschuiving’ )

32 1 13 miljard jaar 45 miljard jaar x km/sec Expansie universum, verste objecten gaan sneller dan het licht van ons vandaan!

33 Was de lichtsnelheid altijd hetzelfde? α speelt een rol in de verhouding 3 He (2 protonen, 1 neutron) / 4 He (2 protonen, 2 neutronen) van verweggelegen (=oude) sterren. In afgelopen 13 miljard jaar < 5 % variatie in α Drie fundamentele natuurconstanten; Constante van Planck h, Lichtsnelheid c en Eenheidslading e. Laatste stand: α = Metingen van de fijnstructuur constante α

34 Variaties in isotopen verhoudingen van radio-actieve elementen kunnen nog nauwkeuriger aanwijzingen geven voor variaties in α. Natuurlijke kern-reactor Gabon, 2 miljard jaar geleden ( 147 Sm, 149 Sm en 150 Sm) of 4.5 miljard jaar oude meteorieten ( 187 Re vs. 187 Os) leggen variaties in α vast op <

35 Max Planck Instituut voor Quantum-optica, Garching Mogelijke veranderingen in electronische (of spin) overgangen in bijv. 87 Rb, 133 Cs bestudeerd over een periode van enkele jaren. Daaruit is gevonden dat Δα/α = (0.9 ± 2.9) x /jaar

36 Is de lichtsnelheid in alle richtingen gelijk? Meeste studies lijken uit te wijzen dat heelal in essentie isotroop is. Ook Michelson-Morley experiment geeft geen indicaties voor richting afhankelijkheid

37 Maar niet iedereen is het daarmee eens.. Reginal Cahill Flinders Univ., Adelaide

38 Sneller dan het licht?

39 Lichtsnelheid in vacuüm : Lichtsnelheid in een medium (vaste stof, gas, lucht): Metde ‘brekingsindex’

40 Cerenkov straling

41 Het licht (bijna) stilzetten Lene Hau et al., Nature 2007.

42 Sneller dan het snelste licht?

43 Gebruik maken van ruimte-tijd kromming (‘warping’) ‘wormhole’ ‘Alcubierre aandrijving’ ‘Warp drive’

44 USS Eldridge (‘Project rainbow’, 1943)

45


Download ppt "Hans Hilgenkamp Studium Generale Universiteit Twente 12 November 2009."

Verwante presentaties


Ads door Google