130930 - De Oerknal

107
De Oerknal Marcel Vonk Leonardoschool Venlo, 30 september 2013

description

Lezing over de Oerknal voor een groep negen- en tien-jarige hoogbegaafde kinderen op de Leonardoschool in Venlo.

Transcript of 130930 - De Oerknal

Page 1: 130930  - De Oerknal

De Oerknal

Marcel Vonk

Leonardoschool Venlo, 30 september 2013

Page 2: 130930  - De Oerknal

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?

• …

Page 3: 130930  - De Oerknal

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.

Page 4: 130930  - De Oerknal

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

Page 5: 130930  - De Oerknal

1. HOE DOE JE

ONDERZOEK?

Page 6: 130930  - De Oerknal

6/107

Hoe doe je onderzoek?

Je loopt door de bergen en ziet een

grot…

Wat zou er in de grot zijn?

Page 7: 130930  - De Oerknal

7/107

Hoe doe je onderzoek?

Een beer!

Page 8: 130930  - De Oerknal

8/107

Hoe doe je onderzoek?

Een verborgen stad!

Page 9: 130930  - De Oerknal

9/107

Hoe doe je onderzoek?

Een goudmijn!

Page 10: 130930  - De Oerknal

10/107

Hoe doe je onderzoek?

Helemaal niets…

Page 11: 130930  - De Oerknal

11/107

Hoe doe je onderzoek?

Met fantasie alleen komen we er niet!

Om achter de waarheid te komen

moeten we een experiment doen!

Page 12: 130930  - De Oerknal

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?

Page 13: 130930  - De Oerknal

13/107

Hoe doe je onderzoek?

Voor sommige vragen is het direct

duidelijk welk experiment we moeten

doen.

Page 14: 130930  - De Oerknal

14/107

Hoe doe je onderzoek?

Voor sommige vragen is het direct

duidelijk welk experiment we moeten

doen.

Hmmm… Nee, dus.

Page 15: 130930  - De Oerknal

15/107

Hoe doe je onderzoek?

Voor andere vragen is dat veel

lastiger…

Wat zou er in deze

kist zitten?

Page 16: 130930  - De Oerknal

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!

Page 17: 130930  - De Oerknal

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!

Page 18: 130930  - De Oerknal

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.

Page 19: 130930  - De Oerknal

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!

Page 20: 130930  - De Oerknal

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!

Page 21: 130930  - De Oerknal

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?

Page 22: 130930  - De Oerknal

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!

Page 23: 130930  - De Oerknal

2. GROOT EN KLEIN

Page 24: 130930  - De Oerknal

24/107

Groot en klein

“Hoe groot is het heelal?”

Page 25: 130930  - De Oerknal

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…)

Page 26: 130930  - De Oerknal

26/107

Groot en klein

“Hoe groot is het zichtbare

heelal?”

Page 27: 130930  - De Oerknal

27/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

1 meter

Page 28: 130930  - De Oerknal

28/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

10 meter

Page 29: 130930  - De Oerknal

29/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

100 meter

Page 30: 130930  - De Oerknal

30/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

1000 meter

(1 kilometer)

Page 31: 130930  - De Oerknal

31/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

10.000 meter

(10 kilometer)

Page 32: 130930  - De Oerknal

32/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

100.000 meter

(100 kilometer)

Page 33: 130930  - De Oerknal

33/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

1.000.000 meter

(1000 kilometer)

Page 34: 130930  - De Oerknal

34/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

10.000.000 meter

(10.000 kilometer)

Page 35: 130930  - De Oerknal

35/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

100.000.000 meter

(100.000 kilometer)

Page 36: 130930  - De Oerknal

36/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

1.000.000.000 meter

(1 miljoen kilometer)

Page 37: 130930  - De Oerknal

37/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

10.000.000.000 meter

(10 miljoen kilometer)

Page 38: 130930  - De Oerknal

38/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

100.000.000.000 meter

(100 miljoen kilometer)

Page 39: 130930  - De Oerknal

39/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

1.000.000.000.000 meter

(1 miljard kilometer)

Page 40: 130930  - De Oerknal

40/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

10.000.000.000.000 meter

(10 miljard kilometer)

Page 41: 130930  - De Oerknal

41/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

100.000.000.000.000 meter

(100 miljard kilometer)

Page 42: 130930  - De Oerknal

42/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

1.000.000.000.000.000 meter

(1 biljoen kilometer)

Page 43: 130930  - De Oerknal

43/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

10.000.000.000.000.000 meter

(1 lichtjaar)

Page 44: 130930  - De Oerknal

44/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

100.000.000.000.000.000 meter

(10 lichtjaar)

Page 45: 130930  - De Oerknal

45/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

1.000.000.000.000.000.000 meter

(100 lichtjaar)

Page 46: 130930  - De Oerknal

46/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

10.000.000.000.000.000.000 meter

(1000 lichtjaar)

Page 47: 130930  - De Oerknal

47/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

100.000.000.000.000.000.000 meter

(10.000 lichtjaar)

Page 48: 130930  - De Oerknal

48/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

1.000.000.000.000.000.000.000 meter

(100.000 lichtjaar)

Page 49: 130930  - De Oerknal

49/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

10.000.000.000.000.000.000.000 meter

(1 miljoen lichtjaar)

Page 50: 130930  - De Oerknal

50/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

100.000.000.000.000.000.000.000 meter

(10 miljoen lichtjaar)

Page 51: 130930  - De Oerknal

51/107

Groot en klein

We vergroten het beeld steeds 10x…

1.000.000.000.000.000.000.000.000 meter

(100 miljoen lichtjaar)

Page 52: 130930  - De Oerknal

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.

Page 53: 130930  - De Oerknal

53/107

Groot en klein

Nu verkleinen we steeds 10x…

1 meter

Page 54: 130930  - De Oerknal

54/107

Groot en klein

Nu verkleinen we steeds 10x…

0,1 meter

(10 centimeter)

Page 55: 130930  - De Oerknal

55/107

Groot en klein

Nu verkleinen we steeds 10x…

0,01 meter

(1 centimeter)

Page 56: 130930  - De Oerknal

56/107

Groot en klein

Nu verkleinen we steeds 10x…

0,001 meter

(1 millimeter)

Page 57: 130930  - De Oerknal

57/107

Groot en klein

Nu verkleinen we steeds 10x…

0,0001 meter

(100 micrometer)

Page 58: 130930  - De Oerknal

58/107

Groot en klein

Nu verkleinen we steeds 10x…

0,000.01 meter

(10 micrometer)

Page 59: 130930  - De Oerknal

59/107

Groot en klein

Nu verkleinen we steeds 10x…

0,000.001 meter

(1 micrometer)

Page 60: 130930  - De Oerknal

60/107

Groot en klein

Nu verkleinen we steeds 10x…

0,000.0001 meter

(100 nanometer)

Page 61: 130930  - De Oerknal

61/107

Groot en klein

Nu verkleinen we steeds 10x…

0,000.000.01 meter

(10 nanometer)

Page 62: 130930  - De Oerknal

62/107

Groot en klein

Nu verkleinen we steeds 10x…

0,000.000.001 meter

(1 nanometer)

Page 63: 130930  - De Oerknal

63/107

Groot en klein

Nu verkleinen we steeds 10x…

0,000.000.0001 meter

(100 picometer)

Page 64: 130930  - De Oerknal

64/107

Groot en klein

Nu verkleinen we steeds 10x…

0,000.000.000.01 meter

(10 picometer)

Page 65: 130930  - De Oerknal

65/107

Groot en klein

Nu verkleinen we steeds 10x…

0,000.000.000.001 meter

(1 picometer)

Page 66: 130930  - De Oerknal

66/107

Groot en klein

Nu verkleinen we steeds 10x…

0,000.000.000.0001 meter

(100 femtometer)

Page 67: 130930  - De Oerknal

67/107

Groot en klein

Nu verkleinen we steeds 10x…

0,000.000.000.000.01 meter

(10 femtometer)

Page 68: 130930  - De Oerknal

68/107

Groot en klein

Nu verkleinen we steeds 10x…

0,000.000.000.000.001 meter

(1 femtometer)

Page 69: 130930  - De Oerknal

69/107

Groot en klein

Nu verkleinen we steeds 10x…

0,000.000.000.000.0001 meter

(100 attometer)

Page 70: 130930  - De Oerknal

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.

Page 71: 130930  - De Oerknal

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.

Page 72: 130930  - De Oerknal

3. HET UITDIJENDE

HEELAL

Page 73: 130930  - De Oerknal

73/107

Het uitdijende heelal

“Hoe oud is het heelal?”

Page 74: 130930  - De Oerknal

74/107

Het uitdijende heelal

“Hoe oud is het heelal?”

Edwin Hubble ontdekte in 1929 het

antwoord op deze vraag.

Page 75: 130930  - De Oerknal

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!

Page 76: 130930  - De Oerknal

76/107

Het uitdijende heelal

Wit licht bestaat eigenlijk uit alle

kleuren van de regenboog.

Page 77: 130930  - De Oerknal

77/107

Het uitdijende heelal

Wit licht bestaat eigenlijk uit alle

kleuren van de regenboog.

Page 78: 130930  - De Oerknal

78/107

Het uitdijende heelal

Het licht van een ster bevat niet alle

kleuren…

…sommige worden tegengehouden.

Page 79: 130930  - De Oerknal

79/107

Het uitdijende heelal

Licht is een golf, net als geluid.

Rood licht Lange golf Laag geluid

Blauw licht Korte golf Hoog geluid

Page 80: 130930  - De Oerknal

80/107

Het uitdijende heelal

Christian Doppler ontdekte in 1842 een

belangrijke eigenschap van geluids- en

lichtgolven.

Page 81: 130930  - De Oerknal

81/107

Het uitdijende heelal

Het Doppler-effect:

Page 82: 130930  - De Oerknal

82/107

Het uitdijende heelal

Het Doppler-effect voor licht:

Page 83: 130930  - De Oerknal

83/107

Het uitdijende heelal

Edwin Hubble bepaalde op die manier

van heel veel sterrenstelsels de

snelheid.

Hij vond een heel verrassend resultaat!

Page 84: 130930  - De Oerknal

84/107

Het uitdijende heelal

Bijna alle sterrenstelsels bewegen van

ons af!

Het heelal dijt uit!

Page 85: 130930  - De Oerknal

85/107

Het uitdijende heelal

Nog bijzonderder: hoe verder het

sterrenstelsel, hoe sneller het weg

beweegt!

Twee keer zo ver, twee keer zo snel.

Page 86: 130930  - De Oerknal

86/107

Het uitdijende heelal

Twee keer zo ver, twee keer zo snel…

Wat leren we daaruit over het verleden?

Tijd voor een experiment!

Page 87: 130930  - De Oerknal

87/107

Het uitdijende heelal

Alle materie in het heelal is uit één

punt voortgekomen – een soort van

explosie, dus!

De oerknal

Page 88: 130930  - 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!

Page 89: 130930  - De Oerknal

89/107

Het uitdijende heelal

Twee opmerkingen voor we verder

gaan…

1) Het licht beweegt met zo’n 300.000

kilometer per seconde.

Page 90: 130930  - De Oerknal

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.

Page 91: 130930  - De Oerknal

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!

Page 92: 130930  - De Oerknal

4. DE OERKNAL

Page 93: 130930  - De Oerknal

93/107

De oerknal

Hoe zag het heelal er vlak na de

oerknal uit?

Om te beginnen: heel warm!

Page 94: 130930  - De Oerknal

94/107

De oerknal

Als het warm is gaan dingen stuk.

Page 95: 130930  - De Oerknal

95/107

De oerknal

Er waren vlak na de oerknal dus geen

sterren en sterrenstelsels…

Page 96: 130930  - De Oerknal

96/107

De oerknal

…of zelfs moleculen en atomen…

Page 97: 130930  - De Oerknal

97/107

De oerknal

…maar alleen maar quarks, gluonen

en elektronen.

“quark-gluonplasma”

Page 98: 130930  - De Oerknal

98/107

De oerknal

…maar alleen maar quarks, gluonen

en elektronen.

“oersoep”

Page 99: 130930  - De Oerknal

99/107

De oerknal

Tijdens het uitdijen is het heelal

afgekoeld en is alle structuur ontstaan

die we nu zien.

Page 100: 130930  - De Oerknal

100/107

De oerknal

De straling die vlak na de oerknal

ontstond kunnen we nog steeds zien!

Page 101: 130930  - De Oerknal

101/107

De oerknal

Uit deze achtergrondstraling leren we

nog altijd heel veel over het ontstaan

van het heelal.

Page 102: 130930  - De Oerknal

102/107

De oerknal

Er zijn nog heel veel dingen die we nog

niet weten…

Hoe groot is het

heelal?

Page 103: 130930  - De Oerknal

103/107

De oerknal

Er zijn nog heel veel dingen die we nog

niet weten…

Heeft het heelal een

rand?

Page 104: 130930  - De Oerknal

104/107

De oerknal

Er zijn nog heel veel dingen die we nog

niet weten…

Was er iets voor de

oerknal?

Page 105: 130930  - De Oerknal

105/107

De oerknal

Er zijn nog heel veel dingen die we nog

niet weten…

Houdt het heelal ooit

op met uitdijen?

Page 106: 130930  - De Oerknal

106/107

De oerknal

Kortom: genoeg redenen om verder

onderzoek te blijven doen!

Page 107: 130930  - De Oerknal

107/107

De oerknal