De Oerknal

Marcel Vonk

Leonardoschool Venlo, 30 september 2013

2/107

Waar gaat het vandaag over?

Vragen, vragen, vragen…

• Hoe groot is het heelal?

• Hoe oud is het heelal?

• Wat is er buiten de rand?

• Wat was er voor het begin?

• …

3/107

Waar gaat het vandaag over?

Op sommige vragen weten we het

antwoord, op andere niet.

We gaan het hebben over welke

antwoorden we weten, en hoe we die

ontdekt hebben.

4/107

Het programma…

1. Hoe doe je onderzoek?

2. Wat weten we over het

allergrootste en allerkleinste in het

heelal?

3. Edwin Hubble en het uitdijende

heelal

4. Terug in de tijd: de oerknal

1. HOE DOE JE

ONDERZOEK?

6/107

Hoe doe je onderzoek?

Je loopt door de bergen en ziet een

grot…

Wat zou er in de grot zijn?

7/107

Hoe doe je onderzoek?

Een beer!

8/107

Hoe doe je onderzoek?

Een verborgen stad!

9/107

Hoe doe je onderzoek?

Een goudmijn!

10/107

Hoe doe je onderzoek?

Helemaal niets…

11/107

Hoe doe je onderzoek?

Met fantasie alleen komen we er niet!

Om achter de waarheid te komen

moeten we een experiment doen!

12/107

Hoe doe je onderzoek?

Voor sommige vragen is het direct

duidelijk welk experiment we moeten

doen.

Zouden stenen op

het water kunnen

drijven?

13/107

Hoe doe je onderzoek?

Voor sommige vragen is het direct

duidelijk welk experiment we moeten

doen.

14/107

Hoe doe je onderzoek?

Voor sommige vragen is het direct

duidelijk welk experiment we moeten

doen.

Hmmm… Nee, dus.

15/107

Hoe doe je onderzoek?

Voor andere vragen is dat veel

lastiger…

Wat zou er in deze

kist zitten?

16/107

Hoe doe je onderzoek?

In dat geval bedenk je eerst een

theorie.

Hij zal wel niet voor

niets op slot zitten…

Misschien zit er goud in!

17/107

Hoe doe je onderzoek?

Let op: in tegenstelling tot fantasie is

een theorie altijd ergens op gebaseerd!

Hij zal wel niet voor

niets op slot zitten…

Misschien zit er goud in!

18/107

Hoe doe je onderzoek?

Als je eenmaal een theorie hebt, kun je

experimenten doen om te kijken of er

niets mis mee is.

19/107

Hoe doe je onderzoek?

Als je eenmaal een theorie hebt, kun je

experimenten doen om te kijken of er

niets mis mee is.

BIEP!

20/107

Hoe doe je onderzoek?

Zolang de experimenten de theorie

bevestigen kun je blijven aannemen dat

die klopt…

Zie je wel… Misschien zit

er echt goud in!

21/107

Hoe doe je onderzoek?

En als de experimenten de theorie

tegenspreken geven ze vaak

aanwijzingen voor een nieuwe theorie!

De kist is veel te licht…

Zouden er waardevolle

documenten in zitten?

22/107

Hoe doe je onderzoek?

Op precies dezelfde manier gaat

wetenschap in zijn werk. Zo vinden we

steeds meer antwoorden op vragen…

…al weten we nooit helemáál zeker of

het antwoord ook klopt!

2. GROOT EN KLEIN

24/107

Groot en klein

“Hoe groot is het heelal?”

25/107

Groot en klein

“Hoe groot is het heelal?”

We weten het antwoord niet, omdat we

niet ver genoeg kunnen kijken!

(Straks meer daarover…)

26/107

Groot en klein

“Hoe groot is het zichtbare

heelal?”

27/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

1 meter

28/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

10 meter

29/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

100 meter

30/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

1000 meter

(1 kilometer)

31/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

10.000 meter

(10 kilometer)

32/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

100.000 meter

(100 kilometer)

33/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

1.000.000 meter

(1000 kilometer)

34/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

10.000.000 meter

(10.000 kilometer)

35/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

100.000.000 meter

(100.000 kilometer)

36/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

1.000.000.000 meter

(1 miljoen kilometer)

37/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

10.000.000.000 meter

(10 miljoen kilometer)

38/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

100.000.000.000 meter

(100 miljoen kilometer)

39/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

1.000.000.000.000 meter

(1 miljard kilometer)

40/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

10.000.000.000.000 meter

(10 miljard kilometer)

41/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

100.000.000.000.000 meter

(100 miljard kilometer)

42/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

1.000.000.000.000.000 meter

(1 biljoen kilometer)

43/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

10.000.000.000.000.000 meter

(1 lichtjaar)

44/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

100.000.000.000.000.000 meter

(10 lichtjaar)

45/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

1.000.000.000.000.000.000 meter

(100 lichtjaar)

46/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

10.000.000.000.000.000.000 meter

(1000 lichtjaar)

47/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

100.000.000.000.000.000.000 meter

(10.000 lichtjaar)

48/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

1.000.000.000.000.000.000.000 meter

(100.000 lichtjaar)

49/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

10.000.000.000.000.000.000.000 meter

(1 miljoen lichtjaar)

50/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

100.000.000.000.000.000.000.000 meter

(10 miljoen lichtjaar)

51/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

1.000.000.000.000.000.000.000.000 meter

(100 miljoen lichtjaar)

52/107

Groot en klein

Veel verder dan dit kunnen we niet

kijken. (Straks meer daarover…)

Laten we, voor we verder gaan, ook

nog eens de andere kant op kijken.

53/107

Groot en klein

Nu verkleinen we steeds 10x…

1 meter

54/107

Groot en klein

Nu verkleinen we steeds 10x…

0,1 meter

(10 centimeter)

55/107

Groot en klein

Nu verkleinen we steeds 10x…

0,01 meter

(1 centimeter)

56/107

Groot en klein

Nu verkleinen we steeds 10x…

0,001 meter

(1 millimeter)

57/107

Groot en klein

Nu verkleinen we steeds 10x…

0,0001 meter

(100 micrometer)

58/107

Groot en klein

Nu verkleinen we steeds 10x…

0,000.01 meter

(10 micrometer)

59/107

Groot en klein

Nu verkleinen we steeds 10x…

0,000.001 meter

(1 micrometer)

60/107

Groot en klein

Nu verkleinen we steeds 10x…

0,000.0001 meter

(100 nanometer)

61/107

Groot en klein

Nu verkleinen we steeds 10x…

0,000.000.01 meter

(10 nanometer)

62/107

Groot en klein

Nu verkleinen we steeds 10x…

0,000.000.001 meter

(1 nanometer)

63/107

Groot en klein

Nu verkleinen we steeds 10x…

0,000.000.0001 meter

(100 picometer)

64/107

Groot en klein

Nu verkleinen we steeds 10x…

0,000.000.000.01 meter

(10 picometer)

65/107

Groot en klein

Nu verkleinen we steeds 10x…

0,000.000.000.001 meter

(1 picometer)

66/107

Groot en klein

Nu verkleinen we steeds 10x…

0,000.000.000.0001 meter

(100 femtometer)

67/107

Groot en klein

Nu verkleinen we steeds 10x…

0,000.000.000.000.01 meter

(10 femtometer)

68/107

Groot en klein

Nu verkleinen we steeds 10x…

0,000.000.000.000.001 meter

(1 femtometer)

69/107

Groot en klein

Nu verkleinen we steeds 10x…

0,000.000.000.000.0001 meter

(100 attometer)

70/107

Groot en klein

De “soep” die we zien bestaat uit

elementaire deeltjes: quarks, gluonen,

neutrino’s, elektronen, en nog meer

deeltjes met mooie namen.

71/107

Groot en klein

Met de grootste “microscopen” kunnen

we nog zo’n vier plaatjes verder

inzoemen, en vinden dan nieuwe

deeltjes zoals het Higgs-boson.

3. HET UITDIJENDE

HEELAL

73/107

Het uitdijende heelal

“Hoe oud is het heelal?”

74/107

Het uitdijende heelal

“Hoe oud is het heelal?”

Edwin Hubble ontdekte in 1929 het

antwoord op deze vraag.

75/107

Het uitdijende heelal

In het kort:

1. Aan het licht van een ster kunnen we

zien hoe snel die beweegt

2. Alle verre sterrenstelsels blijken van

ons af te bewegen.

3. Je kunt daarmee uitrekenen hoe oud

het heelal is!

76/107

Het uitdijende heelal

Wit licht bestaat eigenlijk uit alle

kleuren van de regenboog.

77/107

Het uitdijende heelal

Wit licht bestaat eigenlijk uit alle

kleuren van de regenboog.

78/107

Het uitdijende heelal

Het licht van een ster bevat niet alle

kleuren…

…sommige worden tegengehouden.

79/107

Het uitdijende heelal

Licht is een golf, net als geluid.

Rood licht Lange golf Laag geluid

Blauw licht Korte golf Hoog geluid

80/107

Het uitdijende heelal

Christian Doppler ontdekte in 1842 een

belangrijke eigenschap van geluids- en

lichtgolven.

81/107

Het uitdijende heelal

Het Doppler-effect:

82/107

Het uitdijende heelal

Het Doppler-effect voor licht:

83/107

Het uitdijende heelal

Edwin Hubble bepaalde op die manier

van heel veel sterrenstelsels de

snelheid.

Hij vond een heel verrassend resultaat!

84/107

Het uitdijende heelal

Bijna alle sterrenstelsels bewegen van

ons af!

Het heelal dijt uit!

85/107

Het uitdijende heelal

Nog bijzonderder: hoe verder het

sterrenstelsel, hoe sneller het weg

beweegt!

Twee keer zo ver, twee keer zo snel.

86/107

Het uitdijende heelal

Twee keer zo ver, twee keer zo snel…

Wat leren we daaruit over het verleden?

Tijd voor een experiment!

87/107

Het uitdijende heelal

Alle materie in het heelal is uit één

punt voortgekomen – een soort van

explosie, dus!

De oerknal

88/107

Het uitdijende heelal

Omdat we de snelheden en afstanden

van de sterren weten, kunnen we

uitrekenen hoe lang de oerknal geleden

is.

Ongeveer 13.800.000.000 jaar!

89/107

Het uitdijende heelal

Twee opmerkingen voor we verder

gaan…

1) Het licht beweegt met zo’n 300.000

kilometer per seconde.

90/107

Het uitdijende heelal

We kunnen dus niet verder kijken dan

13,8 miljard lichtjaar – zo’n

130.000.000.000.000.000.000.000

kilometer!

Daarom weten we niet precies hoe

groot het heelal is.

91/107

Het uitdijende heelal

Opmerking 2: het lijkt alsof alles van

ons vandaan beweegt…

…maar dat wil niet zeggen dat wij het

middelpunt van het heelal zijn!

4. DE OERKNAL

93/107

De oerknal

Hoe zag het heelal er vlak na de

oerknal uit?

Om te beginnen: heel warm!

94/107

De oerknal

Als het warm is gaan dingen stuk.

95/107

De oerknal

Er waren vlak na de oerknal dus geen

sterren en sterrenstelsels…

96/107

De oerknal

…of zelfs moleculen en atomen…

97/107

De oerknal

…maar alleen maar quarks, gluonen

en elektronen.

“quark-gluonplasma”

98/107

De oerknal

…maar alleen maar quarks, gluonen

en elektronen.

“oersoep”

99/107

De oerknal

Tijdens het uitdijen is het heelal

afgekoeld en is alle structuur ontstaan

die we nu zien.

100/107

De oerknal

De straling die vlak na de oerknal

ontstond kunnen we nog steeds zien!

101/107

De oerknal

Uit deze achtergrondstraling leren we

nog altijd heel veel over het ontstaan

van het heelal.

102/107

De oerknal

Er zijn nog heel veel dingen die we nog

niet weten…

Hoe groot is het

heelal?

103/107

De oerknal

Er zijn nog heel veel dingen die we nog

niet weten…

Heeft het heelal een

rand?

104/107

De oerknal

Er zijn nog heel veel dingen die we nog

niet weten…

Was er iets voor de

oerknal?

105/107

De oerknal

Er zijn nog heel veel dingen die we nog

niet weten…

Houdt het heelal ooit

op met uitdijen?

106/107

De oerknal

Kortom: genoeg redenen om verder

onderzoek te blijven doen!

107/107

De oerknal