Zoektocht naar de elementaire bouwstenen van de natuur

Presentatie over: "Zoektocht naar de elementaire bouwstenen van de natuur"— Transcript van de presentatie:

1 Zoektocht naar de elementaire bouwstenen van de natuur
Het atoom: hoe beter men keek hoe kleiner het leek Ivo van Vulpen

2 CERN Mijn oude huis ATLAS detector Anti-materie Gebouw-40 globe
21 cctober, 2006 Waar is de Anti-materie heen?

3 Deeltjesfysica Wat zijn de bouwstenen van de dingen om ons heen ?
atoom kern Below m need 2 extra forces … Transition: What is the current theory ? Wat zijn de bouwstenen van de dingen om ons heen ?

4 [1] Wow, mooi ! … fascinerende complexe patronen !
Knoop- regels [1] Wow, mooi ! … fascinerende complexe patronen ! [2] Gewoon 4 gekleurde draadjes en simpel symmetrisch patroon

5 Wat waren de problemen 100 jaar geleden ?
elektron:lading -1 proton:lading +1 Waarom valt het elektron niet op de kern ?

6 Zwaartekracht en Electromagnetisme “zelfde krachten … nieuwe modellen”
Relativiteitstheorie Newton Einstein Quantummechanica Maxwell Bohr

7 Relativiteitstheorie … nuttig ?
“Zonder relativiteitstheorie zit de GPS er 10 km per dag naast!”

8 De kernkrachten 1] Positieve deeltjes stoten elkaar toch af ? 10-10 m
2] Wat houdt de neutrale deeltjes bij elkaar ? 10-10 m 2 nieuwe natuurkrachten: - zwakke kernkracht - sterke kernkracht 10-15 m atoomkern

9 De stand van zaken in september 2010
pdg.lbl.gov

10 De elementaire deeltjes
Proton up down up down elektron Neutron down up + 4 natuurkrachten

11 Wat kan je maken met deze 3 bouwstenen ?
periodiek systeem van Mendeleev Alles! Mendeleev Alle materie op aarde bestaat uit het “up” en “down” quark in atoomkernen en het electron in een baan eromheen. We kunnen alle fundamentele natuur en scheikundige processen op aarde hier mee verklaren. Wetenschapper Dichter

12 Wat snappen we nog niet:

13 Laatste als eerste … ‘ga ik over praten’

14 1 2 3 Paar ‘kleine’ dingetjes:
96% van de materie in het heelal is onbekend  donkere materie Waar is alle anti-materie gebleven ? Higgs boson waarom past gravitatie niet in SM, extra dimensies, waarom 3 families, fermionen fundamentele deeltjes, supersymmetrie, protonen stabiel, quantisatie electrische lading, exploderende quantumcorrecties, kleine neutrino massa’s, string theorie, … 1 2 3

15 1 Donkere-materie Normale materie (4%) Revolutie in kosmologie laatste paar jaar Structuur van het heelal: we hebben al die tijd maar 4% van het heelal bestudeerd We gaan proberen de donkere materie deeltjes in het laboratorium maken

16 kijken zonder je ogen te gebruiken

17 Licht verstrooit aan objecten die groter zijn dan zijn golflengte
1] Kijken met licht Licht verstrooit aan objecten die groter zijn dan zijn golflengte Met je oog kan je niks zien dat kleiner is dan 10-6 m IR UV 10-6 m 2] Kijken met deeltjes Idee: laat kleine deeltjes afketsen van het object  deeltjes-microscoop: - klein: elektronen microscoop kleinst: protonen microscoop (LHC)

18 ? onbekend voorwerp achter een gordijn … en 100 kogeltjes
bovenaanzicht ? Hoe ketsen de kogels af ?

19 Experiment 1 ? ? Experiment 2 ? ?

20 Experiment 1 ? Experiment 2 ?

21 ? ? ‘Kijken’ naar sub-atomaire structuren: Experiment 3
Quantum-model Einstein: E=mc2 ‘Kijken’ naar sub-atomaire structuren: Kleine kogels maken: Deeltjesversneller 2) Berekenen wat je verwacht voor een hypothese: Theorie 3) Afgeketste deeltjes kunnen bekijken: Detector

22 De grootste microscoop op aarde de Large Hadron Collider (LHC) op CERN bij Genève

23 The LHC machine Versnellen is een eitje
Korter! Council update (vragen ?) TODAY Energie is gelimiteerd door de kracht van 1232 dipool magneten: B= 8.4 T

24 Energie van 1 proton in de LHC
Energie LHC bundel 3000 x protonen Bundel 2 Doorsnede LHC bundelpijp Bundel 1

25 40 miljoen botsingen per seconde
Bundel 1 Bundel 2

26 Quantummechanisch botsen
Klassiek botsen Quantummechanisch botsen proton proton

27 Wat verwacht je ? Klopt het ? Inderdaad nieuwe fenomenen ?

28 Albert Einstein Energie en massa zijn equivalent
 je kan nieuwe deeltjes maken

29 Hoe zien die botsingen er nou uit ?
quark quark Simulatie top quark productie quark proton elektron proton Difficult situation: new detector and new theory. ‘A pair of top quarks has it all’. Millions of pictures  learn about properties top quarks. Transition: what do you need to take on such an approach. neutrino quark

30 Onze ‘fototoestellen’

31 De vier experimenten LHCb Alice ATLAS CMS

32

33 ATLAS detector 45 m lang, 25 m hoog, 7000 ton

34 De Atlas pixel detector
80 MegaPixel camera foto’s per seconde

35 … hoe ontdek je nou nieuwe dingen ?

36 Hoe ontdek je nou nieuwe dingen
Nieuwe afstandschaal EN nieuwe detector Nieuw ? Normaal muon Ja … waarschijnlijk wel Higgs deeltje ?

37 CERN Heel veel vragen Heel veel mogelijke oplossingen spannende tijd
Versneller: doet het Theorie: klaar Experimenten: doen het 21 cctober, 2006 Waar is de Anti-materie heen?

38 Bedankt voor de aandacht, … mooie avond verder !