Hoge-Energie Fysica Frank Linde, Valentijnsdag februari, Het Baken, Almere energie

onze energiebehoefte vereist kolenvergassing kolenvergassing produceert CO 2 CO 2 uitstoot versterkt het broeikaseffect het broeikaseffect leidt tot globale opwarming globale opwarming vereist luchtkoeling luchtkoeling verhoogt de vraag naar energie energie: standpunt Bush

energie & arbeid 100 kg  9.8 m/s 2  1000 N hoogteverschil 2 m Arbeid = Kracht  Verplaatsing = 1000 N  2 m = 2000 J ( 92 milligram chocolade)

potentiële & kinetische energie Arbeid (W): levert ‘potentiële energie’ E k = ½mv 2 potentiële energie wordt omgezet in ‘kinetische energie’ W: 0 J E p : 0 J E k : J W: 0 J E p : J E k : 0 J W: J E p : 0 J E k : 0 J E p = mgh  J 1000 km m = 1 kg gebruik: ‘s’=h= ½gt 2 v= gt om de h in mgh te elimineren t.g.v. v d.w.z. h=½gt 2 =½v 2 /g en je vindt de ½mv 2 !

behoud van energie? Gewichtsheffen: waar komt de energie vandaan?

behoud van energie? Spierenergie: chemische energie uit oxidatie voedingsstoffen

behoud van energie? Chemische energie: potentiële energie van elektronen in moleculen

behoud van energie? Potentiële energie: uit ons (plantaardige!) eten  word vegetariër hoe doen planten het?

behoud van energie? Groene planten: uit het zonlicht via de fotosynthese hoe doen de zon het?

behoud van energie? Zonlicht: kernfusie in de zon: 4 H He+2e + +energie+··· neutrino’s: vreemde deeltjes 2 e licht: 1 miljoen jaar! neutrino’s: 8 minuten! waar komt H vandaan? 1111

Oerknal iets! post-Oerknal behoud van energie? Waterstof H 2 : vanuit de oerknal 14.5 miljard jaar geleden niets · · · · · ·· pre-Oerknal

4 protonen (4 1 H) 4  m H  protonen & 2 neutronen ( 4 He) m He  E zon  M zon c 2  210 47 Ws 1000 miljard jaar Zon levert: 4(150,000,000,000) 2 1400  410 26 W 150,000,000 km energie: de oplossing? 6400 km Op Aarde: (6,400,000) 2 1400 W  1.810 17 W = 180,000 TW power consumptie mensen op Aarde:  10 TW efficiëntie van kernfusie: 1%  10 miljard jaar

relativiteitstheorie

c = m/s; exact! L t = 2L c waarnemer in rust ‘heen-en-weer’ periode t van het licht: klok meet tijd: t

v [m/s] ½vt’ L vt’ c = m/s; exact! t’ = 2  L 2 +(½vt’) 2 c (ct’) 2 = 4L 2 +(vt’) 2 t’ = = 2L  c 2 v 2 t  1v 2 /c 2 waarnemer beweegt met snelheid v ‘heen-en-weer’ periode t’ van het licht: klok meet tijd: t’

onvoorstelbare consequenties I massa  energie energie  massa klokken lopen anders afmetingen veranderen

onvoorstelbare consequenties II Positron Emissie Tomografie (PET) e + e   e+ee+e anti-materie!

anti-materie ’ontdekt’

lekker geslapen? iedere nacht een miljoen “muonen” door je lijf!

typische  snelheid: v  = m/s  0.99c gemiddelde levensduur van een  in rust is: s t  1v 2 /c 2 Hoe ver komt  klassiek? Hoe ver komt  relativistisch?

bioscoop: Fantastic 4

kosmische straling & astronauten Can People Go to Mars? Space radiation between Earth and Mars poses a hazard to astronauts. How dangerous is it out there? NASA scientists are working to find out.

laag-energetischhoog-energetisch bronnen v/d kosmische straling?

meten = weten!

Middellandse Zee Antarctica heel ver weg idyllische onderzoekslocaties Argentinië

beste microscoop? deeltjesversneller! hoge-energie fysica Mendeleev’s periodieke systeem

eens een biljartbal, altijd een biljartbal klassiek botsingsexperiment

modern botsingsexperiment sinaasappel anti-sinaasappel creatie

modern botsingsexperiment banaan anti-banaan creatie

CERN/LEP: e + e  botsingsmachine e + e 

bouwen aan een LEP experiment

elementaire deeltjes biljart e + e   e + e  m e  gram

elementaire deeltjes biljart e+e  +e+e  + m e  gram m   gram m   gram

elementaire deeltjes biljart e + e   qqqq quarks (q) up (u) down (d) strange (s) …………… e+e  +e+e  +

de kleinste structuren? m m m

het moderne periodiek systeem e u d e  c s   t b 

zelfs Bush begrijpt de theorie ···

toekomst (2007-···): LHC & ATLAS

virtual reality

status van de LHC versneller

status van het Atlas experiment

proton-proton botsingen

WWW: uitgevonden op CERN!

CERN’s 1 e computer: Wim Klein

wetenschap  industrie