De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

Het Scholierenproject “Kosmische Straling”: Een speurtocht naar bijzondere signalen uit het heelal Johan Messchendorp, KVI 2003.

Verwante presentaties


Presentatie over: "Het Scholierenproject “Kosmische Straling”: Een speurtocht naar bijzondere signalen uit het heelal Johan Messchendorp, KVI 2003."— Transcript van de presentatie:

1 Het Scholierenproject “Kosmische Straling”: Een speurtocht naar bijzondere signalen uit het heelal Johan Messchendorp, KVI 2003

2 Wat zijn de bouwstenen van materie? Waar komt materie vandaan?

3 De eerste ideeën vuur lucht water aarde Bouwstenen warm koud droog vochtig Eigenschappen

4 Ons huidig beeld sinds 1897 ondeelbaar sinds 1974 ondeelbaar Klein,kleiner,kleinste…

5 Onderzoek naar de bouwstenen van materie Kernen onder de microscoop: Deeltjesversnellers! Waarom versnellen we eigenlijk deeltjes?

6 Oplossend vermogen ObjectAfmeting (L)Stralingsenergie atoom m GeV (e - ) kern m0.01 GeV (a) nucleon m0.1 GeV (e - ) quark?> 1 GeV (*) De golflengte van de straling waarmee een object onderzocht wordt, moet kleiner zijn dan de afmetingen van het object zelf!! (*) 1 GeV = 10 9 eV Regel 1 Regel 2 Alle deeltjes bezitten een golflengte (quantumfysica)

7 Atomen “zichtbaar” maken SEM Scanning Elektronen Miscroscoop  Elektronen met 20 keV energie  Resolutie ~ m Atomen worden zichtbaar! Cesium/Gallium-Arseen 7x7 nm

8 Kernfysisch Versneller Instituut 0.2 GeV protonen en zwaardere kernen Oplossend vermogen ~ m

9 Large Hadron Collider (CERN) (?) Genève s’Werelds krachtigste microscoop: 7,000,000 GeV oplossend vermogen ~ m

10 Deeltjesversnellers Kosmische straling: Natuurlijke deeltjesversnellers uit het heelal!! 320,000,000,000,000 GeVKosmische bronnen 7,000,000 0,2 GeVKVI Maximale StralingsenergieVersneller SEM0,00002 GeV

11 Kosmische Straling? Invallende deeltjes uit het heelal Kort door de bocht: 90% protons (=waterstofkern) 9% heliumkern

12 “Ontdekking” van kosmische straling Een opgeladen elektroscoop ontlaadt spontaan Experiment met elektroscoop Metalen staaf Reepjes metaalfolie Glazen fles Isolatiemateriaal Ontdekking van Theodor Wulf: 1909 (Nederlandse priester!) Geladen staaf + +

13 Verklaring….. Ionisatie door invallende straling straling Ontlading van elektroscoop Waar komen deze deeltjes vandaan? Priester: uit de hemel?

14 Oorsprong van straling? Priester: meting op de Eiffeltoren Ontlading van elektroscoop nog sneller! Straling dus neemt toe des te hoger in de atmosfeer!

15 “Ontdekking” van kosmische straling Ontdekking van kosmische straling Straling neemt inderdaad toe des te hoger in de atmosfeer! Viktor Hess : Oostenrijkse wetenschapper , ballonvluchten tot 5km hoog 1936 Nobelprijs winnaar

16 Dus kosmische straling bestaat, maar… Waar komt het vandaan? En hoe kunnen we het meten?

17 De zon, een bron van straling Noorderlicht=Poollicht

18 De zon, een bron van energie De zon produceert energie door kernfusie Massa wordt omgezet in andere vormen van energie: licht, warmte,… Per seconde wordt 700,000,000 ton waterstof omgezet in 695,000,000 ton helium

19 De zon gezien door een filter Uit de corona ontstaat de zonnewind De zon, een bron van straling

20 De zonnewind wordt afgebogen door het magneetveld van de aarde Botsing van geladen deeltjes met atomen in de atmosfeer.... De zon, een bron van straling

21 Zeer hoog-energetische straling Aantal deeltjes per seconde per vierkante meter als functie van de energie Energie kan oplopen tot eV (vergelijk KVI: eV) =energie van een tennisbal met snelheid van 300 km/h En dat voor 1 kerndeeltje!!!!

22 Afstanden in universum Straal aarde: km Afstand aarde-maan: km Afstand aarde-zon: km Grootte zonnestelsel: km Grootte melkweg: km = Lichtjaren Grootte universum: Lichtjaren De melkweg is een eiland van honderden miljarden sterren.

23 Mogelijke bron van hoog- energetische straling Een supernova is een zware ster die onder zijn eigen gewicht instort. De buitenste lagen worden weggeblazen. Daarbij worden deeltjes versneld tot zeer hoge energie.

24 Supernova 1987A De meest recente met het oog zichtbare supernova vond plaats in miljoen oude ster met een massa van 20xZon en Lichtjaren van de aarde. Energie van eV = * atoombom

25 Actieve sterrenstelsel Een jet uit de kern van het melkwegstelsel M87 (Virgo A), Lichtjaren ver. De kleine heldere bron heeft een massa van ruim 3 miljard zonnen. Actieve kernen van sterrenstelsels zijn superstralers; wat is de bron?

26 Hoe meten we nu hoog- energetische kosmische straling op aarde? Aantal deeltjes in atmosfeer per km 2 : Energie > eV 12 events/jaar Energie > eV 9 events/jaar Energie > eV 1 event /jaar Energie > eV 6 events/eeuw Oeps, hoe kunnen we dan toch nog meten? Antwoord: Atmosfeer als vergrootglas!!!

27 Een regen van deeltjes Kosmische deeltjes botsen in top van atmosfeer met zuurstof- en stikstofkernen. Een lawine van nieuwe deeltjes wordt geproduceerd. Meetstations op aarde kunnen lawine meten en zodoende de energie en positie van invallend deeltje reconstrueren.

28 Hoe ziet zo’n meetstation eruit? In scintillatormateriaal maken de deeltjes een lichtflits De flits wordt door een lichtversterker omgezet in een elektrisch signaal Via GPS wordt voor elke gebeurtenis een tijdstempel opgevraagd De verkregen data wordt via internet verzameld door centrale server

29 Hoe ziet zo’n detector eruit?

30 Meetstation op school Detector in skiboxen op het dak van school in Nijmegen

31 Data van 2 stations combineren. Duidelijke coincidentie! Het bewijs van kosmische straling! Data van twee scholen combineren

32 Thema’s voor projecten  Natuurkunde: Bouw der materie: deeltjes, kernen, straling Elektromagnetisme: beweging van geladen deeltjes in e.m. velden Optica: lichtgeleiding, lichtversterking relativiteit  Sterrenkunde: Sterevolutie Kosmische achtergrondstraling  Techniek: Stralingsdetectie GPS Electronica  Informatica: Internet Data uitlezing  Wiskunde/statistiek: Coincidenties, toeval vs. signaal Significantie van correlaties Voor ieder wat wils!!

33 Hoe werkt een meetstation? Wat zijn de onderdelen in een meetstation? Hoe wordt de afgegeven energie van geladen deeltjes omgezet in een elektronisch signaal? Hoe wordt een detector gebouwd? Bouw je eigen detector op het KVI!

34 Het Global Positioning System 1980 ontwikkeld door Amerikaanse leger positie en tijdsbepaling mbv signalen van satellieten Hoe worden positie en tijd bepaald?? Wiskundig probleem!!

35 Relativiteit… Relativiteit?… Einstein!!“Alles is relatief” ???? Lichtsnelheid is eindig en constant!!!

36 Relativiteit… Tijd en ruimte voor deeltjes met een snelheid dicht bij de lichtsnelheid worden relatieve begrippen…voorbeeld: Proton met E=10 20 eVv=lichtsnelheid Afkomstig van Virgo = lichtjaren Dus heeft het volgens aardse meting jaren gereisd Relativiteit Relativiteit: deeltje heeft zelf slechts 5 dagen gereisd!! ???? Relativiteit?… Einstein!!“Alles is relatief” ????

37 Het Scholierenproject “Kosmische Straling” Interesse om mee te doen? 1) Vraag je leraar…of… 2) Neem met mij contact op…of… 3)


Download ppt "Het Scholierenproject “Kosmische Straling”: Een speurtocht naar bijzondere signalen uit het heelal Johan Messchendorp, KVI 2003."

Verwante presentaties


Ads door Google