De bouwstenen van het heelalAart Heijboer

13 Jan 2011, Andijk

slides bekijken:www.nikhef.nl/~t61/outreach.shtml

verdere vragen:aart.heijboer@nikhef.nl

Het grootste foto toestel ter wereld

Magneten voor de Atlas Muon Detector

mens

Onderzoek naar de bouwstenenvan de natuur Onderzoek naar het heelal

met behulp van die deeltjes

astro-deeltjesfysica

E

Elektron:elementair deeltjelading = -1

Atoomkern10-15 m

10-9m

Deeltjesfysica: Waaruit bestaat de wereld?

Atoom zo groot als Arena,dan is de kern een zandcorrelop de middenstip (0.1mm)

De rest... is leeg.

EProton

Neutron

10-16m

Up Quark

Up Quark

Down Quark

Elementaire deeltjesQ

uark

sLe

pto

ns

up

down

elektron

neutrino

Bouwstenen van atomen. Alles wat we nodig hebben voor alle materie

die we kennen:

Elementaire deeltjesQ

uark

sLe

pto

ns

up

down

elektron

neutrino

Bouwstenen van atomen.

muon

Het elektron bleek een zwaarder broertje te hebben.

Ontdekt in 1936 in Kosmische straling.

'Who ordered that?' - I. Rabbi

Elementaire deeltjesQ

uark

sLe

pto

ns

charm

strange

elektron

elektron neutrino

muon tau-lepton

muon neutrino tau neutrino

up

down

up

down

top

bottom

Alle deeltjes experimenteel aangetoondwaarom 3? zijn er meer?

licht zwaar

Anti-materie

Voorspeld door theorie ontdekt in kosmische straling

Het Positron (= anti-electron) voorspeld door theorie (Dirac)! positron ontdekt in kosmische straling (1932)

Voor elk deeltje met positieve elektrishe lading, is er een identieke partner met negatieve lading... met dezelde natuurwetten!

up

down

elektron

Bouwstenen van atomen.

Hubble ultra deep fieldeen tienmiljoenste van de hemelelk puntje is een sterrenstelsel

Sloan digital sky survey250 miljoen sterrenstelsels

geschiedenis van het heelal

geschiedenis van het heelal

oftewel

Hubble z'n originele plotje (1929)

Uitdijend Heelalmodernere versie

heet

gas

loss

e at

oom

kern

en,

elect

rone

n, fo

tone

nlosse

qua

rks

onbe

kend

e

natu

urwet

ten

vroeger =warmer =hogere energie = kleinere deeltjes

heet

gas

loss

e at

oom

kern

en,

elect

rone

n, fo

tone

nlosse

qua

rks

onbe

kend

e

natu

urwet

ten

voorspelling 1:nucleosynthese

De eertste atoomkernen(minuut 3 – 20)

start met mengsel protonen & neutronen reken uit wat er gebeurt (kernfysica)

voorspelling voor hoeveel H, He, D, etc klopt geweldig goed met waarnemingen

En alle andere elementen dan?

heet

gas

loss

e at

oom

kern

en,

elect

rone

n, fo

tone

nlosse

qua

rks

onbe

kend

e

natu

urwet

ten

voorspelling 2achtergrondstraling

licht (fotonen) wordt tegengehoudendoor vrije electronen

fotonen hebben zelfde temperatuurals de rest

voor na

protonen en elektronen vormenatomen (waterstof). fotonon kunnen ongehinderd doorvliegen.

380 000 jaar na de big bang

... fotonen moeten er nog steeds zijn

ontdekt 1964, Nobel prijs 1978

cobe: nobelprijs 2006

Microgolf Achtergrond Straling

Sincds big bang, factor 1000 koudergeworden: microgolf straling.

Microgolf Achtergrond Straling

kleur = miniscule temperatuursvariaties ( 1 op 100.000)

wmap

Microgolf Achtergrond Straling

kleur = miniscule temperatuursvariaties ( 1 op 100.000)

wmap

Details geven enorme hoeveelheidinformatie. Model klopt heel mooi.

bijvoorbeeld:leeftijd heelal: 13.7 0.1 miljard jaar

heet

gas

loss

e at

oom

kern

en,

elect

rone

n, fo

tone

nlosse

qua

rks

onbe

kend

e

natu

urwet

ten

Ivo.van.Vulpen@nikhef.nl

Een paar kleinde dingetjes.....

Zoekplaatje:Vindt de twee grote mysteries

abel2218

Op het niveau van de natuurwetten: symmetrie, bijv:

In het waarneembare heelal:alleen materie en geen anti-materie

Levensduur anti-muon: 2.197 microseconde

Levensduur muon: 2.197 microseconde

Waar is de anti-materie gebleven?

Ergens moeten de natuurwetten verschillen voor materie en anti-materieAndes waren wij er niet geweest.

Op het niveau van de natuurwetten: symmetrie, bijv:

In het waarneembare heelal:alleen materie en geen anti-materie

Levensduur anti-muon: 2.197 microseconde

Levensduur muon: 2.197 microseconde

Waar is de anti-materie gebleven?

Ergens moeten de natuurwetten verschillen voor materie en anti-materieAndes waren wij er niet geweest.

Ondertussen in Geneve.....

LHCb experiment

Helemaal toegespitst om subtiele verschillen tussen materie en anti-Materie te kunnen detecteren.

Ondertussen in Geneve.....

LHCb experiment

Helemaal toegespitst om subtiele verschillen tussen materie en anti-Materie te kunnen detecteren.

Zoekplaatje:Vindt de twee grote mysteries

abel2218

Donkere Materie

Gravitational Lenzing: meet de hoveelheid materie door afbuiging van licht.

80% van alle materie is 'donker'.... we weten niet wat het is

Alb

ert

Ei n

s tei

n

Energie en massa zijn equivalent

je kan nieuwe deeltjes maken

Alb

ert

Ei n

s tei

n

Energie en massa zijn equivalent

je kan nieuwe deeltjes maken

Bij LHC: heel veel E (=Mc2)Kan misschien donkere materie (M) deeltjes maken en bestuderen

Geen idee

Laatse 5 jaar: revolutie in Kosmologie

We hebben al die tijd maar 5% van het heelal bestudeerd

Donkere Energie

Versnelde uitdijing heelal (supernova data) Ontdekt in 1998 met supernova's

Meeting van helderheiden afstand.

Nieuwe kracht die het heelal uit elkaar drijft

Niemand weet wat het is!

Bevestigd door CMBR & structure formation.

De toekomst van het heelal....

Big crunch

'stilstand' Versneld

Het lijkt erop dat: Heelal altijd zal blijven uitdijen 'Big freeze' scenario :-(

We leven in een mooie tijd...

Veel te warm

Eerste sterrenNog geen zware elementen

Aarde gevorrmd (4 Miljard yr)

Geen nieuwe ster-vorming

Andere sterrenstelsels niet meer zichtbaar

Mensheid onderzoekt het heelal

Einde

slides bekijken:www.nikhef.nl/~t61/outreach.shtml

verdere vragen:aart.heijboer@nikhef.nl