De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

Hoe is de wereld opgebouwd? De uitdaging voor de natuurkundigen.

Verwante presentaties


Presentatie over: "Hoe is de wereld opgebouwd? De uitdaging voor de natuurkundigen."— Transcript van de presentatie:

1 Hoe is de wereld opgebouwd? De uitdaging voor de natuurkundigen.

2 Op zoek naar het fundamentele  Waarom hebben zoveel dingen in deze wereld gelijke eigenschappen? Men is gaan beseffen dat de materie opgebouwd is uit enkele fundamentele bouwstenen van de natuur.Men is gaan beseffen dat de materie opgebouwd is uit enkele fundamentele bouwstenen van de natuur.

3 Geschiedenis  Empedocles (5 de eeuw voor C)  Democritos (400 BC) Materie bestaat uit ondeelbare deeltjes: atomen.Materie bestaat uit ondeelbare deeltjes: atomen.

4 quiz Atoom betekent:

5 Middeleeuwen en renaissance  Nicolaus Copernicus, het heliocentrische model.het heliocentrische model. revolutionair, omdat het inging tegen het heersende dogma van het wetenschappelijk gezag van Aristotelesrevolutionair, omdat het inging tegen het heersende dogma van het wetenschappelijk gezag van Aristoteles een volledige wetenschappelijke en filosofische omwenteling.een volledige wetenschappelijke en filosofische omwenteling.

6  Na de Copernicaanse omwenteling wetenschappelijke theorieën niet aanvaard kunnen worden zonder ze rigoureus te testen.wetenschappelijke theorieën niet aanvaard kunnen worden zonder ze rigoureus te testen. De communicatie tussen wetenschapsbeoefenaars nam toeDe communicatie tussen wetenschapsbeoefenaars nam toe Dit leidde tot nieuwe ontdekkingen.Dit leidde tot nieuwe ontdekkingen.  Waarneming en experiment werden daarbij belangrijker gevonden dan geloof in een autoriteit.

7 Galilei Kepler en Newton  Beweging van de planeten gevolg van gravitatiekrachten  Newton = grondlegger van de klassieke mechanica

8 Faraday en Maxwell  Elektriciteit Faraday ontdekt principe van de elektromotor en elektrolyseFaraday ontdekt principe van de elektromotor en elektrolyse  Magnetisme Maxwell legde de basis voor het idee dat licht een elektromagnetische golf isMaxwell legde de basis voor het idee dat licht een elektromagnetische golf is

9 Becquerel en Curie  Becquerel ontdekker radioactiviteit  De Curies zonderen als eersten radioaktieve elementen af uit erts

10 Moderne fysica  Men dacht dat fundamentele principes gekend waren. Atomen waren massieve bouwstenenAtomen waren massieve bouwstenen Bewegingswetten van NewtonBewegingswetten van Newton Elektriciteit en magnetisme verklaard.Elektriciteit en magnetisme verklaard.  Maar de relativiteitstheorie van Einstein en onderzoek naar radioactiviteit deden de onderzoekers beseffen dat ze nog lang niet klaar waren.

11 1900 Max Planck  Licht bestaat uit energiepakketjes (=quantum) ook fotonen genoemd

12 Einstein  Licht gedraagt zich als een deeltje en als een golf  De lichtsnelheid is absoluut, tijd en lengte zijn relatieve grootheden  Massa kan omgezet worden in energie en omgekeerd  E=mc²

13 Heisenberg  Subatomaire deeltjes gedragen zich niet volgens de wetten van de newtoniaanse fysica, waarin alles keurig kon voorspeld worden.  Deeltjes hebben een impuls (m.v), maar hebben ook golfeigenschappen

14  Quantummechanica geeft de wiskundige basis om het gedrag van subatomaire deeltjes te voorspellen onder de vorm van waarschijnlijkheden.

15 Terug naar het begin … de geboorte van het Universum van de Big Bang (Oerknal) tot het huidig Universum Voor de Big Bang was er niets, ook geen tijd en ruimte dimensies !! Albert Einstein

16 We beginnen dus van niets… de geboorte van het Universum Theorie : Alles begon uit één enkel punt met oneindig veel energie tijd  seconden energie  GeV temperatuur  K alle mogelijke deeltjes (ook diegene die we nog niet kennen of nog niet ontdekt hebben) alle krachten en deeltjes hadden dezelfde eigenschappen... Volledige symmetrie !!

17 Een korte periode van inflatie… snelle groei van het Universum tijd  seconden energie  GeV temperatuur  K Het ganse Universum had een grootte van ongeveer meter na deze periode. Het Universum dat we vandaag zien had toen een grootte van ongeveer 3 meter !!! nu Big s s10 -4 s100 s jaar Bang

18 Verdere groei van het Universum… symmetrie is bijna weg ! tijd  seconden energie  10 2 GeV temperatuur  K Dit is de hoogste energie die we vandaag in laboratoria kunnen bekomen !! nu Big s s10 -4 s100 s jaar Bang

19 Wel gekende neutronen en protonen worden gevormd tijd  seconden energie  1 GeV temperatuur  K Het Universum is even groot als het zonnestelsel dat we vandaag kennen !! nu Big s s10 -4 s100 s jaar Bang

20 Kernen worden gevormd … protonen en neutronen combineren tijd  100 seconden energie  GeV temperatuur  10 9 K Bijvoorbeeld Helium kernen worden gevormd. Dezelfde situatie als vandaag in sterren. nu Big s s10 -4 s100 s jaar Bang

21 Lichtste atomen worden gevormd … Universum wordt transparant tijd  jaar energie  GeV temperatuur  10 4 K Licht kan zich vrij door het Universum propageren zonder te botsen met atomen. Sterrenkundige theoriën kunnen vanaf hier toegepast worden. nu Big s s10 -4 s100 s jaar Bang

22 Galaxiën en zware atomen worden gevormd tijd  1 miljard jaar temperatuur  18 K Bijvoorbeeld ijzer atomen worden gevormd. Nog geen menselijk leven mogelijk. nu Big s s10 -4 s100 s jaar Bang

23 Vandaag… de mensheid tijd  15 miljard jaar temperatuur  3 K Chemische reacties overheersen en moleculen worden gevormd met atomen. De mens begint zich af te vragen van waar het allemaal komt !! nu Big s s10 -4 s100 s jaar Bang

24 Natuur : Het verhaal van de Big Bang tot vandaag Sterrenkunde Chemie Biologie... symmetrie“chaos” Verschillende theorieën beschrijven verschillende aspecten van de Natuur Eén enkele theorie die alles beschrijft Elementaire deeltjes fysica of hoge energie fysica

25 Het verhaal van de Big Bang tot vandaag symmetrie“chaos” vandaag Experimenteel niet toegankelijk vandaag : andere theorieën trachten deze periode te beschrijven maar vandaag kunnen we die nog niet verifiëren !! Eén theorie die alles beschrijft tot ~200 GeV : Het Standaard Model

26 CERN  Centre Européen pour la Recherche Nucléaire  In Zwitserland opgericht door verschillende landen.  Men gebruikt een deeltjesversneller (cyclotron)  Daardoor krijgen de deeltjes veel energie. (zoals kort na big bang)

27 Rita Van Peteghem

28  Men versnelt deeltjes tot ze een grote snelheid (bijna de lichtsnelheid) hebben en laat ze dan op elkaar botsen. lichtsnelheid  Tijdens de botsing vallen de deeltjes uit elkaar in elementaire deeltjes.

29  - Deeltjesversnellers laten bij heel hoge energieën toe nog veel dieper in de materie door te dringen: Rita Van Peteghem

30 Het standaardmodel voor de materie  Wereld wordt beschreven in materiedeeltjesmateriedeeltjes krachtvoerende pakketjes (quantum)krachtvoerende pakketjes (quantum)

31 Materiedeeltjes  Quarks (vormen groepjes) Up (+2/3)charm (+2/3) top(+2/3)Up (+2/3)charm (+2/3) top(+2/3) down (-1/3)strange (-1/3) bottom(-1/3)down (-1/3)strange (-1/3) bottom(-1/3)  Leptonen (blijven alleen) Elektron(-1) muon(-1)tau(-1)Elektron(-1) muon(-1)tau(-1) E-neutrino(0) m-neutrino(0) t-neutrino(0)E-neutrino(0) m-neutrino(0) t-neutrino(0)  + hun antideeltjes hebben dezelfde massa maar een tegengestelde lading

32  Alle zichtbare materie is gemaakt van deeltjes van de eerste generatie

33 Hadronen  Hadronen: de quark-groepjes Baryonen: alle hadronen met drie quarks (qqq). Bijvoorbeeld: het proton (uud), en het neutron (udd).Baryonen: alle hadronen met drie quarks (qqq). Bijvoorbeeld: het proton (uud), en het neutron (udd).Baryonen Mesonen: een quark met een antiquarkMesonen: een quark met een antiquarkMesonen:

34 quiz  Hoeveel jaar weten we al dat er meer is dan alleen protonen, neutronen, elektronen en fotonen? 10?10? 30?30? 70?70? 100?100?  70jaar in1930 kende men neutrino’s en muon

35 "waarvan is de wereld gemaakt?" "waarvan is de wereld gemaakt?" Het antwoord is: "quarks en leptonen quarks Nu komt de vraag:

36 "wat houdt de wereld bijeen?" "wat houdt de wereld bijeen?"  De wereld die we kennen kan alleen verklaard worden door wisselwerking van de fundamentele deeltjes: een aantrekkende of afstotende kracht van een deeltje op een ander deeltje,een aantrekkende of afstotende kracht van een deeltje op een ander deeltje,kracht verval van een deeltje in twee of meer andere,verval van een deeltje in twee of meer andere,verval annihilatie van een deeltje en zijn anti- deeltje.annihilatie van een deeltje en zijn anti- deeltje.annihilatie

37 quiz Hoe heet dit beeldhouwwerk, en wie was de maker?

38 quiz  Welke bestaat uit quarks?  Baryon  Ja 3 quarks  Baron  Ja zelfs een echte edelman bestaat uit quarks  Lepton  Neen

39 wisselwerking  Gravitationele wisselwerking Zeer zwakZeer zwak Boodschapperdeeltje is gravitonBoodschapperdeeltje is graviton Twee massa’s trekken elkaar aan, ze wisselen gravitonen uitTwee massa’s trekken elkaar aan, ze wisselen gravitonen uit Zeer weinig over bekend op subatomaire schaalZeer weinig over bekend op subatomaire schaal

40 wisselwerking  Elektromagnetisme De krachten die men dagelijks ervaart: voorwerpen vallen niet uit elkaar, wrijving, normaalkracht enzDe krachten die men dagelijks ervaart: voorwerpen vallen niet uit elkaar, wrijving, normaalkracht enz Boodschapperdeeltje is foton (licht bestaat ook uit fotonen)Boodschapperdeeltje is foton (licht bestaat ook uit fotonen)

41 wisselwerking  Sterke wisselwerking Houdt quarks bij elkaarHoudt quarks bij elkaar Boodschapperdeeltje= gluonen.Boodschapperdeeltje= gluonen.

42 wisselwerking  Zwakke wisselwerking Zorgt ervoor dat quarks en leptonen vervallen in lichtere deeltjesZorgt ervoor dat quarks en leptonen vervallen in lichtere deeltjes Uitwisselingsdeeltjes zijn bosonenUitwisselingsdeeltjes zijn bosonen

43 quiz  Welke wisselwerking veroorzaakt:  Wrijvingskracht  Elektromagnetische rest ww  Planeetbanen  Gravitatie tussen zon en planeet  Betaverval  Zwakke wisselwerking

44 verval  Behoudswetten Behoud van ladingBehoud van lading Behoud van massa/energieBehoud van massa/energie Behoud van hoeveelheid bewegingBehoud van hoeveelheid beweging Behoud van baryongetalBehoud van baryongetal Behoud van leptongetalBehoud van leptongetal  Bv β-verval n →p + + e - + v en →p + + e - + v e

45 annihilatie  Deeltje + antideeltje levert energie die dan later terug kan omgezet worden in een deeltje en een antideeltje

46  Elektron en positron racen met veel energie hun ondergang tegemoet.  Botsing en annihilatie, waarbij alle energie vrijkomt.  Uit de energie is een foton of een boson ontstaan, een boodschapperdeeltje  Een charm-quark en een charm-antiquark ontstaan uit het boodschapperdeeltje


Download ppt "Hoe is de wereld opgebouwd? De uitdaging voor de natuurkundigen."

Verwante presentaties


Ads door Google