TN8211 “Inleiding Elementaire Deeltjes”

Slides:



Advertisements
Verwante presentaties
De gemiddelde leerling
Advertisements

SINT LUKAS HOGESCHOOL BRUSSEL
28 juni 2009 Paëllanamiddag 1 Paëllanamiddag 28 juni 2009 Voorbereiding vrijdagavond (Loopt automatisch - 7 seconden)
De LHC: Reis naar het Allerkleinste… Niels Tuning (Nikhef)
BRIDGE Vervolgcursus Vervolg op starterscursus Bridgeclub Schiedam ‘59 info: Maandagavond: 19: – of
Inleiding: hoe media worden Rick Dolphijn. Paranoimia…
Order placed Should be Nederland Netherlands can be removed here, just Scancorner Instead of ‘undefined’ -> ‘geen’ New logo should be displayed here. COUNTS.
Het Meten van “Subatomaire Deeltjes”
Personalisatie van de Archis website Naam: Sing Hsu Student nr: Datum: 24 Juni 2004.
Global e-Society Complex België - Regio Vlaanderen e-Regio Provincie Limburg Stad Hasselt Percelen.
ADOBE PRESENTER Willem vanden Berg Dienst Onderwijsondersteuning en –ontwikkeling KaHo Sint-Lieven 1.
We onderzoeken de fundamentele krachten in de natuur
Ronde (Sport & Spel) Quiz Night !
Copyright © 2008 Tele Atlas. All rights reserved. Zet uw Business Data op de kaart: Locaties in eTOM ®
prNBN D addendum 1 Deel 2: PLT
Virgielcollege Mede mogelijk gemaakt door uw Eerstejaarsch Commissie.
Nieuwe wegen in ontwerpen met CAD
Start.
Oréus Business Society Golar LNG Limited vergadering, 6 november
Introduction multimedia. convergence standards retrieval applications & technology.
zaterdag 19 juli 2014 Saturday, 19 July 2014 I see what you don’t see I come from another galaxy My earthal life was not the intention I was meant.
© GfK 2012 | Title of presentation | DD. Month
EIE/06/075/SI From January 2007 to March 2009 Nationale Workshop Energiebesparing Introductie van E-BAG.
“De maat der dingen”.
NWO-AB. 2/23 missie 3/23 RuG LEI NIOZ UT TUe ASTRON AMOLF TUD SRON + Veel colleges, masteropleiding, onderzoeksschool (80 PhDs) samenwerking.
Passie - Verrijzenis Arcabas
1 introductie 3'46” …………… normaal hart hond 1'41” ……..
Neuron.
Neurale Netwerken Kunstmatige Intelligentie Rijksuniversiteit Groningen April 2005.
Wie het kleine niet eert ... (quarks, leptonen,….)
Keerpunten 2009 A.P. Colijn De Kleinste Deeltjes.
Jo van den Brand & Tjonnie Li Kromlijnige coördinaten: 19 oktober 2010 Gravitatie en kosmologie FEW cursus.
OHT 8.1 De Pelsmacker,Geuens & Van den Bergh, Marketingcommunicatie, vierde editie © Pearson Education 2011 Mediaplanning In dit hoofdstuk zul je het volgende.
 1 Deeltje in een doos  2 Wavefunctions and energies for a particle in a box n.
Werken aan Intergenerationele Samenwerking en Expertise.
Breuken-Vereenvoudigen
Inkomen Begrippen + 6 t/m 10 Werkboek 6. 2 Begrippen Arbeidsverdeling Verdeling van het werk in een land.
2009 Tevredenheidsenquête Resultaten Opleidingsinstellingen.
1 Van Harvard naar MIPS. 2 3 Van Harvard naar MIPS Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages Verschillen met de Harvard machine: - 32 Registers.
PLAYBOY Kalender 2006 Dit is wat mannen boeit!.
ribWBK11t Toegepaste wiskunde Lesweek 02
Geheugen, distributie en netwerken Netwerken: de basis voor distributie van gegevens en taken (processen) –bestaan zo’n 40 jaar, zeer snelle ontwikkeling.
1 Controleplan 2005 Raadgevend comité Hotel President – donderdag 21 april 2005.
1 Over het examen (1): Modus Mondeling met schriftelijke voorbereiding 4 uur, 3 onderdelen: –Modellering (  schriftelijk, dan mondeling) –Queries / relationeel.
ZijActief Koningslust 10 jaar Truusje Trap
Deltion College Engels B1 Gesprekken voeren [Edu/005] thema: applying for a job can-do : kan een eenvoudig sollicitatiegesprek voeren © Anne Beeker Alle.
De Meetcyclus Control en/of Feedback Object Signaal Meting Analyse
Gate voltage Bias voltage Conductance Through a Quantum Dot.
ECHT ONGELOOFLIJK. Lees alle getallen. langzaam en rij voor rij
2 januari 2009Nieuwjaarsreceptie "Meule wal straete" 1 Nieuwjaarsreceptie 2 januari 2009 Eerste bijeenkomst van de bewoners van de “Meule wal straete”
Hogeschool Rotterdam L. Gernand| ELEKTRON
17/08/2014 | pag. 1 Fractale en Wavelet Beeldcompressie Les 5.
17/08/2014 | pag. 1 Fractale en Wavelet Beeldcompressie Les 3.
Fractale en Wavelet Beeldcompressie
Fractale en Wavelet Beeldcompressie
Debye Instituut for Nanomaterial Science (P) Afdeling Nanophotonics - zonnecellen, nanomaterialen (Schropp) - ultrasnelle processen (Dijkhuis/Krol) - Bose-Einstein.
© Shopping 2020 TITLE Date Subtitle Logo Gastheer Logo Voorzitter.
Jo van den Brand & Joris van Heijningen Kromlijnige coördinaten: 28 oktober 2013 Gravitatie en kosmologie FEW cursus.
De financiële functie: Integrale bedrijfsanalyse©
Logistics: a driver for innovation Low costs High value Flexibility now and later Superior technology Timwood - T > No transport - I > No Inventory - M.
Even voorstellen : Groep 3b
Subatomaire Fysica Inleiding
1 Zie ook identiteit.pdf willen denkenvoelen 5 Zie ook identiteit.pdf.
13 november 2014 Bodegraven 1. 2 de vorige keer: 1Kor.15:29-34 indien er geen doden opgewekt worden...  vs 29: waarom dopen?  vs.30-32: waarom doodsgevaren.
ZijActief Koningslust
1 Jeroen de Vries Topologie. 2  Historische basis  Belangrijkste concepten  Topologie in de praktijk Inhoud:
TN2811 “Inleiding Elementaire Deeltjes”
Transcript van de presentatie:

TN8211 “Inleiding Elementaire Deeltjes” Twee delen: Theorie: Paul de Jong Technologie: Instrumentatie: Harry van der Graaf

Op Maandag 16 Dec Donderdag 9 Jan Donderdag 16 Jan Donderdag 23 Jan Maandag 27 Jan: voor de helft; vragenuurtje besprekening huiswerk (terugkoppeling) hoorcollege 1 hoorcollege 2 oefening Examen: donderdag 30 januari 9:00 – 12:00 h. Open Boek examen!

Huiswerk inleveren als pdf: mailen naar vdgraaf@nikhef.nl vanaf twee dagen voor het volgende college uiterlijk voor 16:00 h op de dag voor het college samenwerking in groepen wordt aangemoedigd maar: strikt individueel inleveren! Huiswerk heeft drie componenten: terugblik op de stof: makkelijke vragen vragen waarover je moet nadenken (en slim & creatief mag zijn) ‘examen’ vraag over de stof daarvoor

Instrumentatie: niet moeilijk, wel veel Elementary Particles Radiation Technology, Instrumentation Radiation detection Accelerators (Relativity!) Particle Physics experiments Fixed Target experiments Collider experiments astro-particle physics new physics: dark matter Medical radiation: Medical imaging Radiation therapy, beam therapy Nuclear power (fusion, fission) veel demo’s! Instrumentatie: niet moeilijk, wel veel

Introduction short history overview The first particles: atoms, electrons, ions The first particle detectors a modern solid-state particle detector

History Wimshurst’s electricity generator, Leidsche Flesschen

Glazen buizen: gasontlading Hoogspanning generatoren (Wymhurst), transformatoren (Rumkorff) Ontdekking radiogolven: 1867 Maxwell (theory) 1887 Heinrich Hertz 1887 Marconi Vacuumpompen Beschikbaarheid (zuivere) gassen Marconi

First accelerator: cathode ray tube J.J. Thomson

Ee- = q.V Efield = V / D With electron charge q: F = q . Efield electron kinetic energy: Ee- =  F dD = q.V Ee- independent of: distance D particle mass heated filament distance D Potential diffence V Ee- = q.V

ElectronVolt: eV 1 eV = |q| Joules = 1.6 x 10-19 Joules Energy unit: ElectronVolt: eV 1000 eV = 1 keV 1000 MeV = 1 GeV 1000 GeV = 1 TeV 1 eV = |q| Joules = 1.6 x 10-19 Joules

Van de Graaff accelerator Vertical construction is easier as support of belt is easier Corona discharge deposits charge on belt Left: Robert van de Graaff From: Principles of Charged Particle Acceleration Stanley Humphries, Jr., on-line edition, p. 222. http://www.fieldp.com/cpa/cpa.html

Faraday Cage! HV = 10 kV gnd belt

Lorentz Force - Electrostatic deflection Fe = q. Eperp + Magnetic deflection: Lorentz force FL = q.v.B ✪ Electron beam propagates as straight line if: q/m = Eperp2/(2.V.B2) Constant ratio of mass and charge Definition of electron

? Relativiteit Hoe kan dat nou? v v of twee electronen twee parallel bewegende electronen ? waarnemer meebewegend alleen statische kracht Lorentz kracht erbij Relativiteit Hoe kan dat nou?

Lorentz Transformation Albert Einstein’s Special Theory on Relativity Speed of light c is invariant for coordinate transformations z’ = z+vt time definition varies with coordinate transformation Snel in te zien via experiment in trein: Klok, gemaakt van twee spiegels. Tweelingparadox Lorentzcontractie trein staat stil trein beweegt t.o.v. stilstaande waarnemer erboven

accelerate electrons with a voltage of typically 20 - 100 kV X-ray tube: accelerate electrons with a voltage of typically 20 - 100 kV and stop them in the anode electrons radiate in the strong electric field of the (heavy, e.g. W) atomic nuclei ("Bremsstrahlung") in the anode -> generation of X-rays Most of the energy of the electrons is converted into heat -> anode may need to be cooled (water cooling) and/or to be rotated Low energy X-rays can be removed by passing the X-rays through a suitable material Wilhelm Conrad Roentgen Nobel Prize 1901

Radio activity X-rays Henri Bequerel uranium Marie Curie radium, polonium Rutherford: Alfa beta gamma rays Photographic emulsion

E = h ν = h c/λ ‘high energy physics’ Rutherford atomic model: extreme ratios of E/m Emptyness, nucleon 1905: Einstein/Planck E = h ν: Small dimensions High energy Quantum Mechanics Diameter atom: ~ 1 nm Diameter nucleon: ~ 10-4 nm E = h ν = h c/λ E: energy h: Planck’s Constant c: velocity of light λ: wavelength Albert Einstein Planck's constant = 6.626068 × 10-34 m2 kg / s ‘high energy physics’ ‘high’ with respect to ‘classical’ physics

Lorentz Transformation Albert Einstein’s Special Theory on Relativity Speed of light c is invariant for coordinate transformations z’ = z+vt time definition varies with coordinate transformation

From Einstein’s Special Theory on Relativity: For moving particle (‘system’ of just one moving particle!) Total Energy (of system) = Kinetic Energy + Rest Mass eq. Energy E2 = mo2 c4 + p2c2 [classic: E = ½ mv2 ] With: = v / c, and the Lorentz factor γ: relativistic mass mr = γ m0 γ = 1 / sqrt(1- 2), and  = sqrt(γ2 -1) / γ So: total energy E = m0 c2 sqrt(1+ 2 γ2) [= rest mass energy eq. + kinetic energy] = γ m0 c2 = mr c2

Radio activity X-rays Henri Bequerel uranium Marie Curie radium, polonium Rutherford: Alfa beta gamma rays Photographic emulsion

E = h c/λ ‘high energy physics’ Rutherford atomic model: extreme ratios of E/m Emptyness, nucleon Einstein/Planck E = h ν: Small dimensions High energy Quantum Mechanics Diameter atom: ~ 1 nm Diameter nucleon: ~ 10-4 nm E = h c/λ E: energy h: Planck’s Constant c: velocity of light λ: wavelength Albert Einstein ‘high energy physics’ ‘high’ with respect to ‘classica’l physics

CERN, Geneve Higgs’ particle: 100 – 500 GeV !!

CERN accelerator complex to Gran-Sasso (730 km)

Natural radioactivity Uranium, Radon, Thorium ‘induced’ radioactivity: irradiation with neutrons, protons, gamma’s Particle Physics/High Energy Physics experiments accelerators fixed target experiments collider experiments

Measurement (detection) of particles Ionisation radiation Interaction of radiation with matter Fast charged particles transversing matter

μ+ μ - π+ π- p e charged particles n π0 γ υ neutral particles

Detection of charged (and energetic) particles muon (b.v.) Energy transfer: mainly to electrons Ionisation: forming elecron-ion pairs

Essential (in gas): - creation of electron-ion pairs - number of clusters per mm tracklength - number of electrons per cluster specific for gas (and density ρ, thus T, P!, and work function W)

Ionisation scintillation (followed by light detection) electron-ion pairs: charge separation, charge signals in gas, in semiconductors photographic emulsions: blackening cloud chambers bubble chambers Detection of non-charged (neutral) particles: - conversion to charged particle (e-, proton) - detection of charged particle

Scintillation ZnS scintillator viewed by naked eye Rutherford Experiment scintillator Photomultiplier Si avalanche diode

Cloud Chambers Bubble Chambers Core for growing droplet or bubble ‘made possible’ by ion or electron

Bubble chamber picture showing delta-rays The red arrows indicate some of the d-electrons, looping in the magnetic field applied CERN photo, http://weblib.cern.ch/Home/Media/Photos/CERN_PhotoLab/?p=

Bubble chamber photograph shows different bubble density along tracks for different particle momenta and particle type. http://physics.hallym.ac.kr/education/hep/adventure/bubble_chamber.html

Gaseous Detectors Spark Chamber Passing charged particle detected by sci HV is put over even/odd plates Charge separation (electrons-ions) Electron Avalanche (breakdown, spark) Visible light from exited He/Ne atoms